用于處理和檢測核酸的微流體盒的制作方法

用于處理和檢測核酸的微流體盒的制作方法
【專利摘要】一種微流體盒，被配置為有利于處理和檢測核酸，包括：頂部層，包括盒對準凹槽的集合、樣品端口-試劑端口對的集合、共享的流體端口、通風區、加熱區和檢測室的集合；中間基板，被耦合于頂部層，包括廢物室；彈性體層，部分地被定位在中間基板上；以及流體路徑的集合，每條流體路徑由頂部層的至少一部分和彈性體層的一部分形成。
【專利說明】用于處理和檢測核酸的微流體盒

【技術領域】
[0001]本發明大體上涉及分子診斷領域，并且更具體地涉及用于處理和檢測核酸的改進的微流體盒。
[0002]背景
[0003]在過去25年內，分子診斷是快速發展的實驗室學科。其起源于基礎的生物化學和分子生物學研究過程，但是現在已經成為集中于核酸(NA)的日常分析的獨立學科，包括用于醫療保健中的診斷用途以及需要核酸分析的其他領域的脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。生物樣品的分子診斷分析可以包括在試樣中存在的一種或多種核酸材料的檢測和/或監測。所進行的具體分析可以是定性的和/或定量的。分析方法可以涉及核酸材料的分離、純化和擴增，并且聚合酶鏈反應(PCR)是用于擴增核酸的常用技術。通常所獲得的待分析的核酸樣品的量、品質和/或純度是不適當的，妨礙診斷技術的可靠實施。目前的樣品處理方法和分子診斷技術還是勞動力/時間密集的、低處理量的并且高成本的，并且分析的系統是不適當的。此外，分離、處理和擴增的方法對于某些核酸類型通常是特異性的并且并不是對多種酸類型都適用。由于目前的分子診斷系統和方法的這些和其他的缺陷，因此存在對改進的用于處理和擴增核酸的裝置的需要。因此，在分子診斷領域中存在對產生改進的微流體盒以有利于核酸的處理和檢測的需要。本發明提供這樣的微流體盒。
[0004]附圖簡述
[0005]圖1A-1C描繪了微流體盒(俯視圖和側視圖)的實施方案和微流體盒的微流體路徑的實施方案；
[0006]圖1D-K描繪了界定流體路徑的截斷的部分的阻塞位置的子集合的示例性實施方案；
[0007]圖2描繪了微流體盒的可選擇的實施方案(俯視圖)，示出了位于盒的頂部上的單獨的廢物室以及多個流體端口；
[0008]圖3描繪了微流體盒的檢測室(俯視圖)和被配置為加熱檢測室的加熱元件的可選擇的實施方案；
[0009]圖4描繪了微流體盒的廢物室的實施方案；
[0010]圖5A-?描繪了呈開啟配置和阻塞配置中的微流體盒的彈性體層的實施方案；
[0011]圖6A-6C描繪了微流體盒(俯視圖和側視圖)的可選擇的實施方案和微流體盒的微流體路徑的可選擇的實施方案；
[0012]圖7描繪了微流體盒的微流體路徑的另一個可選擇的實施方案；
[0013]圖8A和8B描繪了微流體通道橫截面的示意圖；
[0014]圖SC描繪了微流體通道橫截面的具體的實施方案；
[0015]圖9描繪了具有十二條流體路徑(其中的四個被示出)的微流體盒的實施方案；
[0016]圖1OA和1B描繪了流體路徑的被彈性體層和閥控機構阻塞的實施方案；
[0017]圖1lA和IlB描繪了微流體盒的實施方案；
[0018]圖12A-12G描繪了用于微流體盒的實施方案的示例性制造方法；以及
[0019]圖13描繪了用于微流體盒的實施方案的可選擇的示例性制造方法。
[0020]優選的實施方案的描述
[0021]本發明的優選實施方案的以下描述不意圖把本發明限制于這些優選實施方案，而是意圖使任何本領域的技術人員能夠制造和使用本發明。
[0022]1.微流體盒
[0023]如在圖1A-1C中示出的，用于處理和檢測核酸的微流體盒100的實施方案包括:頂部層110，包括樣品端口 -試劑端口對112的集合和檢測室的集合116 ;中間基板120，被耦合于頂部層110并且通過膜層125與頂部層部分分隔，中間基板120被配置為形成廢物室130 ;部分地被定位在中間基板120上的彈性體層140 ;提供磁場156的磁體152可及的磁體容納區150 ；以及流體路徑的集合160，每條流體路徑通過頂部層110的至少一部分、膜層125的一部分和彈性體層140的一部分形成。在其他的實施方案中，微流體盒100可以還包括被耦合于中間基板120并且被配置為密封廢物室130的底部層170。此外，微流體盒100的頂部層110可以還包括共享的流體端口 118、通風區190和加熱區195，使得流體路徑160的集合中的每條流體路徑165被流體地耦合于樣品端口 -試劑端口對113、共享的流體端口118、廢物室130和檢測室117，包括被配置為穿過加熱區和磁場的捕獲節段166，并且被配置為在檢測室117的上游穿過通風區190。每條流體路徑165因此用以接收和幫助含有核酸的樣品流體的處理，當其穿過流體路徑165的不同的部分時。如被配置的，微流體盒100可以被用于幫助分子診斷過程和技術，并且優選地符合微量滴定板尺寸的標準。可選擇地，微流體盒100可以是任何合適的大小。在具體的應用中，微流體盒100可以被用于幫助用于分析含有核酸的樣品的PCR過程。
[0024]1.1微流體盒-頂部層
[0025]微流體盒100的實施方案的頂部層110起到容納參與進行分子診斷過程(例如PCR)的元件的作用，使得穿過盒的含有核酸的樣品可以被參與進行分子診斷過程的元件操縱。頂部層110優選地包含具有低的自體熒光的在結構上剛性的/堅硬的材料，使得頂部層110不干擾通過熒光或化學發光技術進行的樣品檢測，以及對于PCR或其他的擴增技術合適的玻璃化轉變溫度和化學相容性。優選地，頂部層110包含基于聚丙烯的聚合物，但是頂部層110可以可選擇地包含任何合適的材料(例如環烯烴聚合物)。在一個具體的實施方案中，頂部層I1包含通過注射成型產生的1.5mm厚的聚丙烯，具有在136至163°C之間的玻璃化轉變溫度。頂部層110可以可選擇地包含任何合適的材料，例如基于聚丙烯的聚合物。如在圖1B和IC中示出的，頂部層110優選地包括樣品端口 -試劑端口對的集合112、流體端口 118、通風區190、與流體路徑165的捕獲節段166相交的加熱區195以及檢測室的集合116。
[0026]頂部層110的實施方案的每個樣品端口 -試劑端口對113包括樣品端口 114和試劑端口 115。樣品端口 114的作用是接收可能含有感興趣的核酸的一定體積的樣品流體以便一定體積的流體遞送至被耦合于樣品端口 -試劑端口對113的流體路徑165的一部分。在具體的實施方案中，一定體積的樣品流體是具有用于核酸分離的磁珠的生物樣品；然而，包含一定體積的樣品流體可以可選擇地是任何合適的含有具有核酸的樣品的流體。優選地，每個樣品端口 114被與所有的其他的樣品端口分離，以防止正在被分析的核酸的樣品之間的交叉污染。此外，每個樣品端口 114優選地具有合適的幾何大小和形狀以適合被用于遞送一定體積的樣品流體的標準大小的移液管端頭而不會泄漏。可選擇地，樣品端口 114的全部或一部分被配置為被耦合于遞送一定體積的樣品流體的流體導管或管路。
[0027]頂部層110的實施方案的每個樣品端口 -試劑端口對113還包括試劑端口 115，如在圖1A中示出的。樣品端口 -試劑端口對113中的試劑端口 115起到接收一定體積的包含在分子診斷中使用的試劑的流體的作用，以用于一定體積的包含試劑的流體遞送至被率禹合于樣品端口 -試劑端口對113的流體路徑165的一部分。在一個具體的實施方案中，包含在分子診斷中使用的試劑的一定體積的流體是與使用微流體盒100被釋放和分離的核酸混合的重構的分子診斷試劑的樣品；然而，一定體積的包含在分子診斷中使用的試劑的流體可以可選擇地是包含在分子診斷中使用的試劑的任何合適的流體。優選地，每個試劑端口 115與所有其他的試劑端口分隔開，以防止正在被分析的核酸樣品之間發生交叉污染。此外，每個試劑端口 115優選地具有合適的幾何大小以適合被用于遞送一定體積的包含在分子診斷中使用的試劑的流體的標準大小的移液管端頭。可選擇地，試劑端口 115的全部或一部分被配置為被耦合于遞送包含在分子診斷中使用的試劑的一定體積的流體的流體導管或管路。
[0028]優選地，樣品端口 -試劑端口對的集合112位于鄰近頂部層110的第一邊緣，使得樣品端口 -試劑端口對112的配置用以增加可及性，例如通過把流體遞送至微流體盒100的移液管。在一個具體的實施例中，微流體盒100被配置為在模塊內被對準，其中樣品端口 -試劑端口對的集合112是從模塊的外側可及的，使得多通道移液管頭部可以容易地到達樣品端口 -試劑端口對的集合112。優選地，如在圖1A中示出的，樣品端口 -試劑端口對的集合112被配置為使得樣品端口 114和試劑端口 115沿著頂部層110的第一邊緣交替。在一個可選擇的實施方案中，樣品端口-試劑端口對的集合112可以不位于鄰近頂部層110的邊緣，并且也可以不以交替的方式被排列。
[0029]微流體盒的頂部層110的流體端口 118用以接收洗滌流體、釋放流體和在分子診斷過程例如PCR中使用的氣體中的至少一個。在一個實施方案中，洗滌流體、釋放流體和/或氣體是在使用微流體盒100的診斷過程的運行期間對于所有的正在被分析的樣品共用的；在本實施方案中，如在圖1A中示出的，流體端口 118優選地是共享的流體端口，被流體地耦合于所有的被耦合于樣品端口-試劑端口對112的流體路徑165，并且被配置為把所述洗滌流體、釋放流體和/或氣體遞送經過共享的流體端口。可選擇地，如在圖2中示出的，頂部層可以包括多于一個流體端口 118，其被配置為把不同的洗滌流體、釋放流體和/或氣體遞送至被耦合于樣品端口 -試劑端口對的集合112的單條或多條流體路徑165。
[0030]優選地，流體端口 118位于沿著微流體盒100的邊緣，這用以增加把流體遞送至流體端口 118的系統至流體端口的可及性。在一個具體的實施方案中，如在圖1A中示出的，流體端口位于沿著微流體盒100的邊緣的近似中間的位置，不同于沿著樣品端口-試劑端口對的集合112所處的邊緣。可選擇地，流體端口 118可以不位于沿著微流體盒100的邊緣。此外，流體端口 118優選地被配置為被耦合于用于流體遞送的注射器泵；然而，流體端口 118可以可選擇地被配置為耦合于用于流體遞送的任何合適的系統。優選地，洗滌流體是用于洗滌被結合的核酸樣品(即被結合于磁珠的核酸)的洗滌緩沖劑，釋放流體是用于把被結合的核酸樣品從磁珠釋放的試劑，并且氣體是用于使流體運動以及劃界分離的試劑的被加壓的空氣。可選擇地，洗滌流體、釋放流體和氣體可以是用于實施分子診斷過程的任何合適的液體或氣體。
[0031]頂部層110的加熱區195用以容納并且相對于微流體盒100的元件定位加熱元件。加熱元件優選地加熱所界定體積的流體和行進經過微流體盒100的磁珠，根據具體的分子診斷過程方案(例如PCR方案)，并且優選地是在微流體盒100外部的元件；可選擇地，加熱元件可以與微流體盒集成和/或包括被集成入微流體盒100中的導熱元件。加熱區195優選地是頂部層110的凹陷的固定區，在樣品端口 -試劑端口對112的下游，如在圖1A和IB中示出的。可選擇地，加熱區可以不被固定和/或凹陷，使得當加熱元件被運動時，力口熱區195橫掃經過微流體盒100的頂部層110。微流體盒100可以完全地省略頂部層110的加熱區195，在可選擇的實施方案中，使用可選擇的工藝(例如化學方法)以把核酸從被核酸結合的磁珠釋放。
[0032]頂部層110的實施方案的通風區190用以移除被俘獲在微流體盒的流體路徑165內的不想要的氣體，并且可以另外地用以把所界定體積的流體定位在微流體盒的流體路徑165內。在其中加熱區195被固定在微流體盒100的頂部層110上的實施方案中，通風區190優選地位于加熱區195的下游，但是可選擇地可以位于頂部層110上的另一個合適的位置處，使得不想要的氣體在分析期間被基本上從微流體盒100移除。頂部層110可以可選擇地包括位于頂部層110中的合適的位置處的多于一個通風區190。優選地，如在圖1A和IB中示出的，通風區190是頂部層110中的凹陷區，并且還包括覆蓋通風區190的膜。優選地，覆蓋通風區190的膜是氣體可滲透的但是液體不可滲透的膜，使得不想要的氣體可以被從微流體盒100釋放，但是流體保持在微流體盒100內并且流動至接觸膜的點。這用以移除不想要的氣體并且把所界定體積的流體定位在微流體盒的流體路徑165內。在一個具體的實施方案中，覆蓋通風區的膜是疏水的、多孔的、基于聚四氟乙烯的材料，被合成為是氣體可滲透的但是液體不可滲透的。可選擇地，覆蓋通風區的膜可以是氣體和液體可滲透的，使得不想要的氣體和液體被從微流體盒100經過通風區190驅逐。微流體盒100的其他的可選擇的實施方案可以完全地省略通風區。
[0033]頂部層110的實施方案的檢測室的集合116用以接收被與分子診斷試劑混合的已處理的核酸樣品，以用于分子診斷分析。優選地，檢測室的集合116位于沿著頂部層110的邊緣，與沿著樣品端口 -試劑端口對的集合112所處的邊緣相反，這允許被分配入微流體盒100中的樣品流體在它們向檢測室的集合116的檢測室117的途中被處理并且與分子診斷試劑混合并且幫助由進行分子診斷方案的各部分的外部元件(例如加熱系統和光學系統)到達檢測室。可選擇地，檢測室的集合116可以不位于沿著頂部層110的邊緣。在第一變化形式中，如在圖1A和IlB中示出的，檢測室的集合中的每個檢測室117包括用于幫助分析與試劑混合的核酸的溶液的蛇形的通道16。在該第一變化形式中，蛇形的通道16的三個部分優選地是寬的并且淺的以幫助加熱，并且被兩個窄的部分互相連接，這用以增加流體流動阻力并且減少不被容納在檢測區域內的核酸的比例。第一變化形式用以幫助檢測室的集合以減少用于俘獲的空氣氣泡的電勢的方式進行填充，用以幫助快速分子診斷技術，并且用以依從電流成像技術。在該第一變化形式的一個具體的實施例中，每個蛇形的通道16被注射成型為微流體盒100的頂部層110，并且蛇形的通道16的三個被互相連接的部分是每個1600 μ m寬乘400 μ m深。
[0034]在第二變化形式中，檢測室的集合中的每個檢測室117具有在0.400mm至1.0Omm之間的深度以及在3.50mm至5.70mm之間的直徑，以提供促進反應效率的容積配置。在該第二變化形式的一個具體的實施例中，檢測室的集合116中的每個檢測室117被配置為容納10 μ L的總體積，并且具有0.80mm的深度和3.99mm的直徑；然而，在可選擇的實施方案中，檢測室的集合116中的每個檢測室117可以被配置為容納小于或大于10 μ L的總體積。
[0035]優選地，如在圖1A和IB中示出的，檢測室的集合116中的每個檢測室117的下區包括是薄的PCR相容的膜，以促進有效的熱循環，并且具有低的自體熒光，以幫助在檢測室的集合116進行的基于光的分子診斷測定。PCR相容的膜優選地包含被熱結合于頂部層的底部的基于聚丙烯的聚合物，但是可以可選擇地包含任何合適的PCR相容的材料并且被以任何方式結合。在一個具體的變化形式中，PCR相容的膜是環烯烴聚合物(COP)膜，被熱結合于頂部層110，具有適合于分子診斷方案的玻璃化轉變溫度。在一個可選擇的實施方案中，取決于在微流體盒100外部的成像、加熱和/或冷卻元件的配置，檢測室的集合116中的檢測室117的頂部和/或底部可以完全由透亮的或透明的材料(例如玻璃或塑料)形成，允許光的傳輸。在該可選擇的實施方案的一個變化形式中，透鏡、其他的光學部件、或另外的結構可以也被結合入檢測室中，以幫助光傳輸和/或聚焦。在該可選擇的實施方案的該變化形式中，透鏡可以被直接地制造(例如注射成型)以形成檢測室117的表面。
[0036]在包括PCR相容的膜的檢測室的集合116的實施方案中，PCR相容的膜可以還包括導熱部件，其用以把熱從加熱元件傳遞至檢測室。取決于在分析期間加熱元件相對于微流體盒100的位置，PCR相容的膜的導熱部件可以與每個檢測室的僅上區、每個檢測室的僅下區、或每個檢測室的上和下區二者集成。PCR相容的膜的導熱部件可以包括具有顯著小的絲直徑的絲網，如在圖3中示出的，被分布遍及PCR相容的膜的導熱顆粒(以仍然允許光學清楚的方式)，或任何其他合適的導熱部件(例如被集成入PCR相容的膜中的導熱珠)。側面圍繞檢測室的區可以也包括一個或多個熱傳遞元件或空氣通道速度散熱部。可選擇地，檢測室的集合116中的檢測室117可以不包括具有導熱部件的PCR相容的膜。優選地，每個檢測室117使用被結合于檢測室的通過導電通道倒裝得到的切塊硅晶片被加熱以提供電阻加熱；然而，每個檢測室117可以可選擇地使用任何合適的加熱裝置或方法被加熱，并且可以使用任何合適的方法被組裝。
[0037]優選地，檢測室的集合116中的每個檢測室117與所有的其他的檢測室熱隔離，以防止因來自檢測室的集合116中的其他檢測室的熱傳遞導致來自檢測室117的數據的污染。在一個實施方案中，檢測室的集合116的每個檢測室117與相鄰的檢測室遠遠地間隔以限制熱串擾。在另一個可選擇的實施方案中，頂部層110可以包括在相鄰的檢測室之間的插槽以使用空氣間隙分隔檢測室。在一個變化形式中，熱隔離通過使用隔熱材料例如隔熱環氧物、油灰、填料或密封劑圍繞每個檢測室117的側壁被實現。在另一個變化形式中，隔熱材料具有低的密度，其用以減少從其他的檢測室的熱傳遞。在又一個變化形式中，熱隔離通過把檢測室在微流體盒100的頂部層110內相對于彼此幾何地分離或位移，使得檢測室之間的熱傳遞被妨礙來實現。
[0038]優選地，檢測室的集合116中的每個檢測室117還與所有其他的檢測室光學隔離，以防止因來自檢測室的集合116中的其他檢測室的光傳遞導致來自檢測室117的數據的污染。優選地，光學隔離使用具有基本上豎直的壁的檢測室以及把檢測室的集合中的每個檢測室117與彼此分隔被實現。然而，在一個變化形式中，檢測室的集合116中的每個檢測室117的側壁包含或被具有低的自體熒光和/或差的光傳輸性質的材料圍繞以實現光學隔離。在另一個變化形式中，每個檢測室117的側壁被光學上不透明的材料圍繞，從而允許光僅經過檢測室117的頂部區和底部區向檢測室117傳輸。可選擇地，微流體盒100還可以不包括用于光學隔離檢測室的集合116中的每個檢測室117的任何設置，除了使用具有低的自體熒光的材料構建檢測室的集合116外。
[0039]此外，檢測室的集合116中的每個檢測室117可以被進一步優化以滿足容積容量要求，有利于高的熱循環速率，幫助光學檢測以及幫助以限制氣泡產生的方式的填充。可選擇地，檢測室的集合116中的每個檢測室117可以不被優化以滿足容積容量要求，有利于高的熱循環速率，幫助光學檢測，和/或幫助以限制氣泡產生的方式的填充。
[0040]微流體盒100的頂部層110還可以包括盒對準凹槽的集合180,其用以當微流體盒100運動經過外部模塊時對準微流體盒100。如在圖2中示出的，盒對準凹槽的集合180優選地被定位為使得它們不干擾任何端口 112、118、加熱區195、通風區190和/或檢測室的集合116。在一個實施方案中，微流體盒的頂部層110優選地包括至少四個盒對準凹槽，位于在頂部層110的周邊上的點處，并且盒對準凹槽被配置為是被配置為與在微流體盒100外部的系統中的對準銷匹配的凹陷的區。可選擇地，盒對準凹槽可以是溝槽，使得微流體盒100沿著溝槽在微流體盒100的外部系統內精確地滑入合適的位置中。在又一個可選擇的實施方案中，盒對準凹槽的集合180可以是允許微流體盒100定位在外部系統內的任何合適的凹槽。然而，微流體盒100可以完全地省略盒對準凹槽的集合180，并且依賴于微流體盒100的其他特征來幫助對準。
[0041 ] 1.2微流體盒-中間基板
[0042]如在圖1B中示出的，微流體盒的實施方案還包括中間基板120，其被耦合于頂部層110并且通過膜層125與頂部層110部分地分隔，中間基板120被配置為形成廢物室130。中間基板120用于作為微流體盒的各層可以被結合于其的基板起作用，以提供對于閥銷的引導，并且以提供廢物流體可以被沉積入其中的廢物室容積。優選地，中間基板120的深度提供足以容納在微流體盒100內產生的廢物流體的體積的廢物室容積。此外，中間基板120的深度提供低輪廓的(low profile)微流體盒100以幫助貫穿緊湊型分子診斷系統的移動。優選地，微流體盒100的中間基板120還被配置為使得微流體盒100的占地面積(footprint)遵守微量滴定板標準，以幫助微流體盒100的自動化操縱。中間基板120優選地包含低成本的結構上堅硬的材料，例如聚丙烯。然而，相似于頂部層120，中間基板可以可選擇地包含具有低的自體熒光的結構上堅硬的材料，使得中間基板120不干擾通過熒光技術進行的樣品檢測，以及對于PCR技術合適的玻璃化轉變溫度。在該可選擇的實施方案的一個變化形式中，中間基板120包含通過注射成型產生的環烯烴聚合物(COP)，具有在136至163°C之間的玻璃化轉變溫度。在又一個可選擇的實施方案中，中間基板120可以包含任何合適的材料，例如基于聚碳酸酯的聚合物。
[0043]優選地，微流體盒100的中間基板120被耦合于頂部層110并且通過膜層125與頂部層110部分地分隔。膜層125起到分離微流體盒的單條流體路徑165的作用，以防止泄漏，以提供對于樣品處理和進行分子診斷方案合適的環境，并且以提供在膜層125上方的(流體路徑165的)微流體通道和在膜層125下方的元件(例如廢物室和/或流體路徑阻塞件)之間的通路(access)。優選地，膜層是具有合適的玻璃化轉變溫度的聚丙烯(PP)，使得其是PCR相容的并且可熱結合于頂部層110 ;然而，膜層可以可選擇地是任何合適的材料。在一個具體的實施方案中，膜層125是在30至100微米厚之間的聚丙烯膜并且被模切以產生在阻塞位置的集合處的開口，以提供在膜層125上方的流體路徑165的微流體通道和在膜層125下方的元件之間的通路。在本具體的實施方案中，開口在組裝之前被略微地放大，以允許在組裝期間的約束(由于熱效應和壓力效應)并且以提供在組裝微流體盒的各層的期間更高的公差。可選擇地，膜層是任何合適的材料，使得其基本上分離單條流體路徑，并且是可容易處理的以提供在膜層上方的流體路徑165的微流體通道和在膜層125下方的元件之間的通路。
[0044]優選地，頂部層110、膜層125和中間基板被結合在一起，使得頂部層110、膜層125和中間基板形成防止流體泄漏的具有氣密密封的結合單元。氣密密封優選地使用被耦合于膜層125的硅橡膠層被形成，但是可以可選擇地使用可選擇的材料或方法被形成。在一個具體的實施方案中，使用硅橡膠層被形成的氣密的密封僅在膜層內的開口的位置處被需要(例如在外部阻塞件與微流體盒互相作用的位置處)。優選地，在其中頂部層110、膜層125和中間基板120是實質上相同的材料(例如聚丙烯)的實施方案中，熱結合、粘合劑和超聲焊接中的至少一種被用于把層110、125、120耦合在一起。在其中頂部層110、膜層125和中間基板120是實質上不同的材料的實施方案中，熱結合方法和粘合劑的組合可以被用于把微流體盒100的頂部層110、膜層125和中間基板120結合在一起。在一個可選擇的實施方案中，微流體盒100的頂部層110、膜層125和中間基板120可以被在單一的步驟中熱結合在一起。在又一個可選擇的實施方案中，頂部層110、膜層125和中間基板120可以可選擇地是模塊化的，在其中微流體盒100的一部分是可部分反復使用的應用中(例如在其中廢物室可以在使用之后被丟棄，但是頂部層和膜可以被反復使用的應用中)。在又一個可選擇的實施方案中，頂部層110、膜層125和中間基板120可以僅被部分地結合，使得微流體盒100被加載入其中的分子診斷系統被配置為把頂部層110、膜層125和中間基板120壓縮在一起，防止任何流體泄漏。
[0045]如在圖1B中示出的，微流體盒100的實施方案的中間基板120被配置為形成廢物室130，其起到接收和分離被在微流體盒100內產生的廢物流體的作用。廢物室130優選地是連續的并且是微流體盒100的每條流體路徑165可及的，使得微流體盒100內產生的所有廢物流體被沉積入共用的廢物室中；然而，微流體盒100的每條流體路徑165可以可選擇地具有其自己的相應的廢物室130，使得微流體盒100的流體路徑165內產生的廢物流體與微流體盒100的其他流體路徑165內產生的廢物流體分離。在具有連續的廢物室的微流體盒100的具體的實施方案中，廢物室具有約25mL的容積容量；然而，另一個實施方案的廢物室130可以具有不同的容積容量。中間基板120還包括廢物出口(waste vent) 135，其提供在膜層125上方的流體路徑165的微流體通道和廢物室130之間的通路。優選地，中間基板130包括多于一個廢物入口 136，使得在沿著流體路徑165的多于一個位置處經過廢物入口 136是可進入廢物室的。可選擇地，中間基板120可以包括單個廢物入口 136，使得微流體盒100內產生的所有廢物流體被配置為行進經過單個廢物入口 136進入廢物室130中。此外，如在圖1B中示出的，中間基板120可以包括廢物通出口 131，使得廢物室130被通風以在廢物流體被加入時防止廢物室中的壓力累積。
[0046]如在圖1B和4中示出的，由中間基板120形成的廢物室130優選地具有波紋狀的表面137，使得廢物室130不僅被配置為接收和分離廢物流體，而且還用以I)賦予微流體盒100結構穩定性并且2)允許在微流體盒100外部的元件進入由波紋狀的表面137形成的空間，以便更易于到達微流體盒100的元件。也在圖1B和4中示出的，波紋狀的表面137中的每個脊部可以不具有相同的尺寸，由于元件在微流體盒100內和在微流體盒100外部的位置。在具有波紋狀的表面137的廢物室130的實施方案中，波紋狀的表面137的至少兩個脊部優選地是同一個高度，使得微流體盒100基本上水平地坐落在平坦的基部上。在一個可選擇的實施方案中，廢物室130的波紋狀的表面137的所有脊部是相同的，為了結構對稱性，并且在又一個實施方案中，廢物室130可以不具有波紋狀的表面137。
[0047]在一個優選的實施方案中，微流體盒100的中間基板120還包括閥引導件(valveguide)的集合,其用以把一系列的外部銷或其他的擠入體(indenter)引導穿過在阻塞位置的集合141處的閥引導件，從而影響在阻塞位置的集合141處經過流體路徑165的微流體通道的流動。閥引導件的集合127也可以用以幫助微流體盒100在外部分子診斷模塊內的對準。在第一實施方案中，如在圖1B中示出的，閥引導件的集合127包括在中間基板120內的在阻塞位置的集合141處的洞，其中傾斜的邊緣被配置為引導銷或擠入體穿過洞。在該第一實施方案中，閥引導件的集合127可以通過注射成型被在中間基板120中產生，或可以可選擇地通過鉆孔、錐型擴孔、開槽和/或斜切被產生。在另一個實施方案中，閥引導件的集合127包括具有洞的溝槽，使得銷或擠入體被配置為沿著溝槽行進并且行進經過界定閥引導件的洞。在一個簡化的可選擇的變化形式中，閥引導件的集合127可以包括穿過中間基板120的洞，其中洞不具有傾斜的邊緣。在又一個簡化的可選擇的變化形式中，閥引導件的集合127可以包括被配置為通過阻塞物體(例如銷或擠入體)的組，而不是單一的阻塞物體提供至彈性體層140的通路的插槽。
[0048]1.3微流體盒-彈性體層和底部層
[0049]如在圖1B和5A-?中示出的，微流體盒100的實施方案還包括被部分地定位在中間基板120上的彈性體層140，其用以提供可變形的基板，當發生變形時，可變形的基板在阻塞位置的集合141的阻塞位置處阻塞接觸彈性體層140的流體路徑165的微流體通道。優選地，彈性體層140包含可以被加熱至在制造期間遇到的和/或在分子診斷方案中規定的溫度而沒有實質的損傷(即受損的表面和/或機械強度的損失)并且是與PCR測定化學相容的具有合適的厚度的惰性的、液體不可滲透的材料。優選地，彈性體層140是非連續的，使得彈性體層140的各部分被以直接地覆蓋由閥引導件的集合127提供的洞的方式相對于中間基板120定位。可選擇地，彈性體層140是連續的層，跨越微流體盒100的占地面積的大部分，同時覆蓋由閥引導件的集合127提供的洞。在一個具體的實施方案中，彈性體層140包括可以被加熱至至少120°C而沒有實質的損傷的低硬度計硅酮的500微米厚的帶，其使用基于娃酮的粘合劑被結合于中間基板120的一部分并且在膜層125和中間基板120之間被略微地壓縮。在該具體的實施方案的一個變化形式中，彈性體層140可以可選擇地僅被中間層120和頂部層110之間的壓力保持就位。優選地，彈性體層140在微流體盒100的使用壽命內是可逆地變形的，使得接觸彈性體層140的流體路徑165的微流體通道的任何阻塞在微流體盒的使用壽命內是可逆的。可選擇地，彈性體層140可以不是可逆地變形的，使得接觸彈性體層140的流體路徑165的微流體通道的阻塞不是可逆的。
[0050]阻塞位置的集合141優選地包括至少兩個類型的阻塞位置，如在圖1C中示出的，包括通常開啟的位置42和通常關閉的位置43。如在圖5A-5D中示出的，在阻塞位置的集合141的通常開啟的位置42處的彈性體層140可以當阻塞物體的阻塞時被關閉(圖5B和5D)0優選地，通常開啟的位置42被配置為抵抗可以由流體遞送系統(例如注射器泵)產生的壓力而沒有泄漏，當阻塞物體的在通常開啟的位置42處的阻塞時。在一個具體的實施例中，1/2桶形狀的銷頭部可以被用于完全地阻塞具有拱形的橫截面的通常開啟的位置42，如在圖5C中的，具有在彈性體層的被壓縮在阻塞物體和阻塞位置之間的部分上的近似恒定的壓力。
[0051]阻塞位置的集合141的通常關閉的位置43用以通常被關閉，但是響應于被流體遞送系統的流體遞送被推動開啟。在一個變化形式中，通常關閉的位置43可以通過制造(例如注射成型)頂部層100被形成，使得在通常關閉的位置43的頂部層材料向下延伸至彈性體層140。如果阻塞物體被保持遠離通常關閉的位置43，那么阻塞位置被關閉，但是可以由于被流體遞送系統(例如注射器泵)施加的流體壓力被推動開啟。然而，當不在操作中時，通常關閉的位置43被配置為防止泄漏和/或流體繞過。通常關閉的位置可以也被阻塞物體保持關閉，以防止泄漏，即使在被流體遞送系統提供的壓力下，或在高溫度步驟(例如熱循環)期間經歷的壓力下以防止經受熱循環的樣品的蒸發。
[0052]微流體盒100可以還包括被配置為耦合于中間基板的底部層170，其用以允許廢物被容納在微流體盒100內，并且允許微流體盒被堆疊。底部層因此幫助廢物室內的廢物流體的接收、分離和容納。優選地，底部層170包含與中間基板120相同的材料，為了成本和制造考慮，并且被以提供氣密的密封的方式結合于中間基板120，使得廢物室130內的液體不從廢物室130泄漏出來。在一個具體的實施方案中，底部層170和中間基板120 二者都包含基于聚丙烯的材料，并且使用粘合劑被結合在一起。在微流體盒100的其中廢物室130具有波紋狀的表面的實施方案中，底部層170優選地僅密封界定廢物室130的空隙，使得非廢物室區(即不容納廢物的區)不被底部層170覆蓋。可選擇地，微流體盒100可以省略底部層170，使得任何進入廢物室130的廢物流體完全地離開微流體盒100并且在盒外被外部分子診斷系統的廢物收集子系統收集。在本可選擇的實施方案中，中間基板120被配置為流體地耦合于廢物收集子系統。
[0053]I.4微流體盒-磁體容納
[0054]微流體盒100的磁體容納區150用以提供至至少一個提供用于核酸的純化和分離的磁場156的磁體152的通路和/或容納至少一個提供用于核酸的純化和分離的磁場156的磁體152。優選地，磁體容納區150被膜層和中間基板界定，使得膜層和中間基板形成磁體容納區150的邊界。在包括底部層170的微流體盒100的實施方案中，磁體容納區150可以進一步被底部層170界定，使得底部層部分地形成磁體容納區150的邊界。磁體容納區150優選地是微流體盒150中的矩形棱柱形狀的空隙，并且是僅經過微流體盒100的一側可及的，如在圖1B中示出的。優選地，磁體容納區150可以被可逆地傳遞越過磁體152以容納磁體152，并且被縮回以把磁體152從磁體容納區150移除；然而，磁體152可以可選擇地被不可逆地固定在磁體容納區150內，一旦磁體152進入磁體容納區150的話。
[0055]優選地，磁體容納區150被結合在廢物室130旁邊的至少兩側，并且被定位為鄰近微流體盒100的中部，使得穿過磁場156的流體路徑165穿過磁場156，至少在沿著流體路徑165的中間部分的一個點處。優選地，磁體容納區150還基本上跨越微流體盒的至少一個維度，使得微流體盒100的多條流體路徑165與該磁體容納區150、磁體152和/或磁場156相交。可選擇地，磁體容納區150可以被配置為使得磁體容納區150內的磁體提供以其整體跨越微流體盒的所有的流體路徑165的磁場。在可選擇的實施方案中，微流體盒可以包括多于一個磁體容納區150，磁體容納區150可以被配置為接收和/或容納多于一個磁體152，和/或可以不被定位為鄰近微流體盒100的中部。在又一個可選擇的實施方案中，磁體容納區150可以永久地容納磁體152，使得微流體盒包括被與中間基板120集成的磁體152。在其中磁體152是從微流體盒100可縮回的實施方案中，磁體152可以是永磁體或電磁體。在其中磁體152被配置為被與微流體盒100集成的實施方案中，磁體152優選地是永磁體，其提供每單位體積更強的磁場。
[0056]1.5微流體盒-流體路徑
[0057]微流體盒100的流體路徑的集合160用以提供流體網絡，在分子診斷方案中使用的樣品流體、試劑、緩沖劑和/或氣體的體積可以被遞送入流體網絡中，廢物流體可以被從流體網絡消除出來，并且通過流體網絡已處理的核酸樣品可以被遞送至用于分析的檢測室，分析可以包括擴增和/或檢測。優選地，流體路徑的集合160中的每條流體路徑165通過頂部層的至少一部分、膜層的一部分和彈性體層140的一部分形成，使得每條流體路徑165可以在彈性體層140在阻塞位置的集合141處發生變形時被阻塞。此外，流體路徑的集合160中的至少一條流體路徑165優選地被流體地耦合于樣品端口 -試劑端口對的集合112的樣品端口 -試劑端口對113、流體端口 118、廢物室130和檢測室的集合116的檢測室117。此外，流體路徑的集合160中的至少一條流體路徑165優選地被配置為在彈性體層140變形時被阻塞，被配置為把廢物流體轉移至廢物室30，包括穿過加熱區195和磁場156的捕獲節段166，并且被配置為在檢測室117的上游穿過通風區190。可選擇的實施方案可以省略上文描述的流體路徑165的實施方案的優選的元件，例如通風區190或加熱區195，或把另外的元件加入至上文描述的流體路徑165的實施方案中。
[0058]流體路徑的集合160的流體路徑165可以包括位于頂部層110的兩側，但是優選地主要地位于頂部層的底部側(在圖1B中示出的取向中)的部分(即微流體通道)。在圖1B中示出的微流體盒100的取向中，在頂部層110的頂部上的微流體通道可以被密封在頂部層110的頂部上的微流體通道的第二膜層168進一步覆蓋。第二膜層168可以包括環烯烴聚合物(COP)膜，被熱地或粘合性地結合于頂部層110，或可選擇地可以包括另一個被結合于頂部層110的材料。膜層125、168的用于覆蓋在頂部層110的任一側的微流體通道的用途幫助制造，使得流體路徑165的長的伸展部不需要被在頂部層110的內部內產生。優選地，微流體通道可以被蝕刻、形成、模塑、切割或以其他方式成形為頂部層110的剛性結構，并且保持在頂部層110的一側，或傳遞穿過頂部層110的厚度。
[0059]在一個變化形式中，在圖1lB中示出的微流體盒100的取向中，流體路徑165優選地主要地位于頂部層110的底部側，包括延伸至在頂部層110的頂部側的通風區190的節段。流體路徑165的所有的其他的節段優選地位于頂部層110的底部側，允許流體路徑165被膜層125密封，而不需要另外的膜層以密封位于頂部層110的頂部上的通道。
[0060]在另一個變化形式中，在圖1B中示出的微流體盒100的取向中，流體路徑165優選地主要地位于頂部層110的底部側，包括延伸至在頂部層110的頂部側的檢測室163的節段以及遠離在頂部層110的頂部側的檢測室164地延伸的節段。在本變化形式中，流體路徑165因此在延伸至檢測室163的第一節段的上游與頂部層110的厚度相交，并且在遠離檢測室164延伸的節段的下游與頂部層110的厚度相交，并且與頂部層110的厚度相交以耦合于在頂部層110的頂部側的樣品端口 114和試劑端口 115。在另一個變化形式中，如在圖6C中示出的，流體路徑165優選地主要地位于頂部層110的底部側，包括僅遠離在頂部層110的頂部側的檢測室164地延伸的節段。在本其他的變化形式中，流體路徑165因此在第二部分的下游與頂部層110的厚度相交，并且與頂部層110的厚度相交以耦合于在頂部層110的頂部側的樣品端口 114和試劑端口 115。可選擇地，其他的實施方案可以包括具有在頂部層110的頂部側的部分和/或在頂部層110的底部側的部分的不同的配置的流體路徑165。
[0061]如在圖1C、6C、7和9中示出的，流體路徑的集合160的流體路徑165是分支的并且優選地包括被流體地耦合于被耦合于流體端口 118的流體通道119的初始節段174、被耦合于樣品端口 114的樣品節段175、被耦合于試劑端口 115的試劑節段176、穿過加熱區195和磁場156中的至少一個的捕獲節段166、被配置為穿過通風區190的通風節段177、延伸至檢測室163的節段、遠離檢測室164地延伸的節段、以及被配置為把廢物流體轉移至廢物室130的至少一個廢物節段178、179。流體路徑165的分別的節段優選地被配置為穿過阻塞位置的集合141的至少一個阻塞位置，以把流體流動可控地導向經過流體路徑165的各部分。流體路徑165可以還包括末端出口(end vent) 199，其用以防止任何流體逃逸微流體通道。
[0062]流體路徑165的初始節段174用以把來自流體端口 118的共用的液體和/或氣體遞送經過流體路徑165的至少一部分，樣品節段175用以把樣品流體的體積(例如包含被結合于磁珠的核酸的樣品)遞送至流體路徑165的一部分，并且試劑節段176用以把包含試劑的流體的體積遞送至流體路徑165的一部分。捕獲節段166用以幫助來自樣品流體的體積的核酸的分離和純化，并且可以是s形的和/或逐漸變窄的，以增加分離和純化的效率和/或有效性。可選擇地，捕獲節段166可以完全地被基本上筆直的部分166或任何其他的用以幫助來自樣品流體的體積的核酸的分離和純化的幾何形狀或配置代替。流體路徑165的捕獲節段166優選地具有小于一的長寬比，這用以幫助磁性顆粒的捕獲，但是可以可選擇地具有不小于一的長寬比。
[0063]通風節段177用以把已處理的樣品流體遞送經過通風區190以進行氣體移除。延伸至檢測室163的節段用以使用減小的量的氣體氣泡把已處理的樣品流體遞送至檢測室117，并且遠離檢測室164地延伸的節段用以把流體遠離檢測室117地遞送。節段可以被在幾個配置中的至少一個中排列以幫助核酸樣品的分離、處理和擴增，如在下文的三個示例性的實施方案中描述的:
[0064]流體路徑165的第一實施方案，如在圖1C中示出的，優選地包括被流體地耦合于被耦合于共享的流體端口 118的流體通道119的初始節段174、被耦合于樣品端口 114并且被耦合于初始節段174的樣品節段175、以及被耦合于初始節段174和樣品節段175的被配置為穿過加熱區195和磁場156的s形的捕獲節段166。在該第一實施方案的一個變化形式中，s形的捕獲節段166可以包括初始的寬弧形166以提供用于磁珠捕獲的更大的表面積。在該第一實施方案的另一個變化形式中，捕獲節段166可以可選擇地是逐漸變窄的s形的捕獲節段166。流體路徑165的第一實施方案還包括被耦合于試劑端口 115并且被耦合于捕獲節段166的試劑節段176、被耦合于試劑節段176并且被配置為穿過通風區190的通風節段177、從通風區190延伸至檢測室163的節段、遠離檢測室164地延伸的纏繞節段、以及被耦合于遠離檢測室164地延伸的節段的末端出口 199。流體路徑165的第一實施方案還包括被配置為把初始節段174耦合于廢物室130的第一廢物節段178、以及被配置為把捕獲節段166耦合于廢物室130的第二廢物節段179。第一廢物節段178優選地用以允許過量的釋放流體從流體路徑165排出，以用于精確地計量在使用低體積的樣品進行的分子診斷過程中使用的釋放試劑的量。
[0065]在該第一實施方案中，阻塞位置的集合141包括位于沿著初始節段174的在初始節段在其處耦合于流體通道119以及耦合于捕獲節段166的點之間的第一阻塞位置142。阻塞位置的集合141還包括位于沿著樣品節段175的第二阻塞位置143、位于沿著試劑節段176的第三阻塞位置144、位于沿著第一廢物節段178的第四阻塞位置145、以及位于沿著第二廢物節段179的第五阻塞位置146。在該第一實施方案中，阻塞位置的集合141還包括位于沿著在通風區190的上游的通風節段177的第六阻塞位置147、位于沿著延伸至檢測室163的節段的第七阻塞位置148、以及位于沿著遠離檢測室164地延伸的節段的第八阻塞位置149。在該第一實施方案中，第一、第二、第三、第五和第六阻塞位置142、143、144、146、147是通常開啟的位置42并且第四、第七和第八阻塞位置145、148、149是通常關閉的位置43，如在圖1C中示出的。
[0066]第一實施方案的阻塞位置的集合141的阻塞位置優選地被定位為使得阻塞位置的集合141的阻塞子集合界定唯一的截斷的流體路徑以可控地導向流體流動。例如，如在圖1D中示出的，在第一、第三、第四和第六阻塞位置142、144、145、147處阻塞流體路徑165形成截斷路徑，包含被結合于磁珠的核酸并且被遞送入樣品端口 114中的樣品流體的體積可以通過截斷路徑流過第二阻塞位置143進入捕獲節段166中以進行核酸的使用加熱區195和磁場156的分離和純化。被結合于磁珠的核酸可以因此被磁場156俘獲在捕獲節段166內，并且樣品流體的體積中的其他的物質可以通過傳遞第五阻塞位置146傳遞入廢物室130中。在該阻塞位置的子集合之后，在第一阻塞位置142處的阻塞可以被逆轉，如在圖1E中示出的，并且流體路徑165可以被在第二阻塞位置143處阻塞以形成第二截斷路徑，洗滌流體可以通過第二截斷路徑被遞送經過流體端口 118，進入捕獲節段166中(從而洗滌被俘獲的磁珠)，并且通過傳遞第五阻塞位置146進入廢物室130中。在第二阻塞位置143處的阻塞可以然后被逆轉，并且第一阻塞位置142可以被阻塞(如在圖1D中示出的)，使得流體路徑的集合160中的其他的流體路徑可以被洗滌。在所有的流體路徑已經被洗滌之后，空氣的體積可以被轉移經過流體端口 118以防止洗滌溶液與釋放溶液的混合物。
[0067]然后，在該第一實施方案中，如在圖1E中示出的，流體路徑165可以在第二阻塞位置143處被阻塞并且在第一阻塞部142處的阻塞可以被逆轉，從而產生第三截斷路徑，如在圖1D中示出的。釋放溶液可以然后被遞送經過流體端口 118，進入捕獲節段166中，并且通過傳遞第五阻塞位置146至廢物室130。釋放溶液可以然后通過在第五阻塞位置146處阻塞流體路徑被密封在流體路徑165的第四截斷路徑(包括捕獲節段166)內，如在圖1F中示出的。釋放溶液可以然后被遞送至流體路徑的集合160的其他的流體路徑。
[0068]然后，如在圖1G中示出的，在第四阻塞位置145處的阻塞可以被逆轉，產生第五截斷路徑，并且流體路徑165內的釋放溶液可以通過把空氣泵送經過流體端口 118被計量，這用以把釋放溶液的一部分推動入廢物室130中。釋放溶液的體積將在該階段仍然被保持在捕獲節段166內。如在圖1H中示出的，第一和第四阻塞位置142、145可以然后被阻塞以形成把具有被結合于核酸的已捕獲的磁珠的釋放溶液的體積密封在捕獲節段166內的第六截斷路徑。其余的釋放溶液的體積因此基本上被流體路徑165中的鄰近第四和第六阻塞位置145、147的接合部之間的微通道體積界定，并且可以是任何小的體積，但是在一個具體的變化形式中被精確地計量至是23+/-1微升。釋放溶液可以使用相似的工藝被密封在其他的流體路徑的捕獲節段內。加熱器可以然后被設置在第六截斷路徑處，誘導第六截斷路徑內的PH遷移以把核酸從磁珠脫結合。
[0069]然后，在該第一實施方案中，如在圖1I中示出的，在第一和第三阻塞位置142、144處的阻塞可以被逆轉，界定第七截斷路徑，并且整個已釋放的核酸樣品(例如?20微升)可以被經過試劑端口 115從微流體盒吸入出來。該已釋放的核酸樣品然后被用于重構被在微流體盒100外儲存的分子診斷試劑。在重構期間，在第六阻塞位置147處的阻塞可以被逆轉，并且流體路徑165可以被在第一阻塞位置142處阻塞以形成第八截斷路徑，如在圖1J中示出的。一旦具有已釋放的核酸樣品的分子診斷試劑的重構是完全的并且孔被混合，那么已重構的混合物可以然后被分配經過試劑端口 115，經過第八截斷路徑，并且至檢測室117，通過使用流體操縱系統把第七阻塞位置(通常關閉的)推動開啟。檢測室117被已混合的試劑-核酸樣品完全地填充，在這之后流體路徑165被在第三、第六、第七和第八阻塞位置144、147、148、149處阻塞，界定第九截斷路徑，如在圖1K中示出的。流體路徑的集合165的其他的路徑可以相似地被配置為接收試劑-核酸混合物。外部分子診斷系統和/或模塊可以然后進行在檢測室117內的流體的體積上的另外的過程，例如熱循環和檢測。
[0070]第一實施方案的可選擇的變化形式可以還包括阻塞位置的集合141的另外的阻塞位置或可選擇的變化形式，使得在另外的阻塞位置處的阻塞把廢物室從流體路徑165永久地密封。第一實施方案的其他的可選擇的變化形式可以還包括阻塞位置的集合141的與上文描述的配置不同的配置。變化形式可以被配置為使得流體路徑165幫助計量釋放，不允許計量釋放，幫助其他的試劑(例如中和或DNase試劑)的加入，幫助另外的洗滌步驟，和/或幫助其他的操作而不改變微流體盒實施方案的流體路徑165的布局。因此，多個獨特的操作可以使用該微流體盒通過在阻塞位置的集合141的變化的子集合處阻塞流體路徑160被進行。
[0071]流體路徑165'的第二實施方案，如在圖6C中示出的，優選地包括被流體地耦合于被耦合于共享的流體端口 118'的流體通道119'的初始節段174'、被耦合于樣品端口114'并且被耦合于初始節段174'的樣品節段175'、以及被耦合于初始節段174'的被配置為穿過加熱區195和磁場156的捕獲節段166'。流體路徑165'的第二實施方案還包括被耦合于試劑端口 115^并且被耦合于轉向部分176'的試劑節段176'、被耦合于試劑節段176'并且被耦合于捕獲節段166'并且被配置為穿過通風區190的通風節段177'、從通風區190延伸至檢測室163'的節段、遠離檢測室164'地延伸的節段、以及被耦合于遠離檢測室16^地延伸的節段的末端出口 199。流體路徑165'的第二實施方案還包括第一廢物節段178'，其被在把初始節段174'連接于樣品節段175'以及連接于捕獲節段166'的點之間的點處耦合于初始節段174'。第一廢物節段178'被配置為把初始節段174'耦合于廢物室130。流體路徑165'的第二實施方案還包括被配置為把捕獲節段166'耦合于廢物室130'的第二廢物節段179'、以及在向第二廢物節段179'連接的點的下游耦合于捕獲節段166'并且被耦合于末端出口 199的末端出口節段197'。末端出口節段197'用以提供流過流體路徑165'的流體的精細計量。
[0072]在該第二實施方案中，阻塞位置的集合141'包括位于沿著初始節段174'的在初始節段在其處耦合于流體通道119'并且耦合于樣品節段175,的點之間的第一阻塞位置142'。阻塞位置的集合141'還包括位于沿著樣品節段175'的第二阻塞位置143'、位于沿著試劑節段176'的第三阻塞位置144'、位于沿著第一廢物節段178'的第四阻塞位置145'、以及位于沿著第二廢物節段179'的第五阻塞位置146'。在該第二實施方案中，阻塞位置的集合141'還包括位于沿著在通風區190的上游的通風節段177'的第六阻塞位置147'、位于沿著延伸至檢測室163'的節段的第七阻塞位置148'、以及位于沿著遠離檢測室164'地延伸的節段的第八阻塞位置149'。此外，在該第二實施方案中，阻塞位置的集合141包括位于沿著樣品節段175'的在樣品端口 114和第二阻塞位置143之間的第九阻塞位置157'、位于沿著末端出口節段197'的第十阻塞位置158'、以及位于沿著捕獲節段166'的在捕獲節段166'在其處耦合于末端出口節段197'并且耦合于通風節段177'的點之間的第十一阻塞位置159'。
[0073]第二實施方案的阻塞位置的集合141'的阻塞位置優選地被定位為使得阻塞位置的集合141'的子集合的阻塞界定唯一的截斷的流體路徑以可控地導向流體流動。例如，在第一、第四、第六、第十和第i^一阻塞位置142'、145'、147'、158'、159'處阻塞流體路徑165'形成截斷路徑，包含被結合于磁珠的核酸并且被遞送入樣品端口 114中的樣品流體的體積可以通過截斷路徑流入捕獲節段166中以使用加熱區195和磁場156進行核酸的分離和純化。被結合于磁珠的核酸可以因此被磁場156俘獲在捕獲節段166'內，并且樣品流體的體積中的其他的物質可以通過傳遞第五阻塞位置146'傳遞入廢物室130中。在該阻塞位置的子集合之后，在第一阻塞位置142'處的阻塞可以被逆轉，并且流體路徑165'可以被在第二阻塞位置143'處阻塞以形成第二截斷路徑，洗滌流體可以通過第二截斷路徑被遞送經過流體端口 118，進入捕獲節段166'中(從而洗滌被俘獲的磁珠)，并且通過傳遞第五阻塞位置146'進入廢物室130中。空氣的體積可以然后被泵送經過流體端口 118以把任何其余的洗滌溶液沖洗入廢物室130中。
[0074]然后，在該第二實施方案中，流體路徑165'可以在第五阻塞位置146'處被阻塞并且在第十阻塞位置158'處的阻塞可以被逆轉，關閉至廢物室130的通路并且打開至末端出口節段197'的通路。釋放溶液可以然后被遞送經過流體端口 118，進入捕獲節段166'中，并且至末端出口節段197'。釋放溶液的體積因此由第四阻塞位置145'和第十阻塞位置158'之間的微通道體積界定，并且可以是任何小的體積，但是在一個具體的變化形式中被精確地計量為15微升。然后，在第十阻塞位置158'處阻塞流體路徑165'，逆轉在第四阻塞位置145'處的阻塞(界定第四截斷路徑)，以及把空氣遞送經過流體端口 118把任何其余的釋放緩沖劑從流體路徑118推動入廢物室130中，由此確保過量的釋放緩沖劑不在之后被暴露于被結合于磁珠的核酸(在該點，核酸沒有被從磁珠大量釋放，因為熱尚未被加入)。然后，流體路徑165'在第一阻塞位置142'和第四阻塞位置145'處被阻塞，界定包括捕獲節段166'的第五截斷路徑，并且磁珠被在加熱區195內加熱至合適的溫度和時間(例如60度持續5分鐘)以把核酸從磁珠釋放并且釋放入釋放緩沖劑中。
[0075]然后，在該第二實施方案中，在第一阻塞位置142'和第十一阻塞位置159'處的阻塞被逆轉，界定第六截斷路徑，整個已釋放的核酸樣品(例如?15微升)可以被經過試劑端口 115從微流體盒吸入出來。該已釋放的核酸樣品然后被用于重構被在微流體盒100外儲存的分子診斷試劑混合物。在重構過程期間，在第六阻塞位置147'處的阻塞可以被逆轉，從而界定第七截斷路徑。一旦具有已釋放的核酸樣品的分子診斷試劑混合物的重構是完全的并且孔被混合，那么已重構的混合物可以然后被吸入經過試劑端口 115經過第七截斷路徑至檢測室117，完全地填充檢測室117，在這之后流體路徑165'在第三阻塞位置144'、第七阻塞位置148'、第八阻塞位置149'和第九阻塞位置157'處被阻塞，界定第八截斷路徑。外部分子診斷系統和/或模塊可以然后進行在檢測室117內的流體的體積上的另外的過程。
[0076]第二實施方案的可選擇的變化形式可以還包括阻塞位置的集合14Γ的另外的阻塞位置或可選擇的變化形式，使得在另外的阻塞位置處的阻塞把廢物室從流體路徑165'永久地密封。第二實施方案的其他的可選擇的變化形式可以還包括阻塞位置的集合141'的與上文描述的配置不同的配置。
[0077]流體路徑165〃的第三實施方案，如在圖7中示出的，優選地包括被流體地耦合于被耦合于共享的流體端口 118的流體通道119"的初始節段174"、被耦合于樣品端口 114并且被耦合于初始節段174"的樣品節段175"、以及被耦合于初始節段174"的捕獲節段166〃。流體路徑165〃的第三實施方案還包括被耦合于試劑端口 115的試劑節段176〃、被耦合于試劑節段176〃并且被耦合于捕獲節段166〃并且被配置為穿過通風區190的通風節段177"、從通風區190延伸至檢測室163〃的節段、遠離檢測室164〃延伸的節段、以及被耦合于遠離檢測室164〃延伸的節段的末端出口 199。流體路徑165〃的第三實施方案還包括被配置為把初始節段174〃耦合于廢物室130的第一廢物節段178"、以及被配置為把捕獲節段166〃耦合于廢物室130的第二廢物節段179"。
[0078]在該第三實施方案中，阻塞位置的集合141〃包括位于沿著初始節段174〃的在初始節段174〃在其處耦合于流體通道119〃以及耦合于樣品節段175〃的點之間的第一阻塞位置142"。阻塞位置的集合141〃還包括位于沿著樣品節段175〃的第二阻塞位置143"、位于沿著試劑節段176〃的第三阻塞位置144"、位于沿著第一廢物節段178〃的第四阻塞位置145〃、以及位于沿著第二廢物節段179〃的第五阻塞位置146〃。在該第三實施方案中，阻塞位置的集合141〃還包括位于沿著在通風區190的上游的通風節段177〃的第六阻塞位置147"、位于沿著延伸至檢測室163〃的節段的第七阻塞位置148"、位于沿著遠離檢測室164〃地延伸的節段的第八阻塞位置149"、以及位于沿著通風節段177〃的在通風節段177〃在其處耦合于第二廢物節段179〃的點之間的第九阻塞位置157〃'，以及第六阻塞點147"。
[0079]相似于第一和第二實施方案，第三實施方案的阻塞位置的集合141〃的阻塞位置優選地被定位為使得阻塞位置的集合141〃的子集合的阻塞界定唯一的截斷的流體路徑以可控地導向流體流動。通過使用阻塞位置的集合141〃的子集合阻塞流體路徑165〃被界定的實施例截斷的流體路徑在圖7中示出。
[0080]優選地，流體路徑的集合160的流體路徑165包括第一通道類型171、具有減少的橫截面面積的第二通道類型172和具有彎曲的表面的第三通道類型173中的至少一個，如在圖8A中示出的。第一通道類型171的變化形式具有帶略微傾斜的壁的近似矩形的橫截面，使得第一通道類型171的至少兩個壁朝向彼此傾斜以幫助第一通道類型171的制造?’然而，第一通道類型171的可選擇的變化形式可以具有非傾斜的壁或遠離彼此傾斜的壁。在第一通道類型171的具體的實施方案中，第一通道類型171的壁以距豎直成6°傾斜，以幫助注射成型的零件的抽出，并且在300至1600微米寬之間并且在100至475微米高之間。在第二通道類型172的第一具體的實施方案中，第二通道類型172的橫截面是具有被截斷為是200微米深的頂部的250微米寬的等邊三角形。在第二通道類型172的第二具體的實施方案中，第二通道類型的橫截面是是160微米寬并且160微米深的截斷的三角形。在第三通道類型173的具體的實施方案中，第三通道類型的表面被高斯函數定義，并且是800微米寬并且320微米深。第三通道類型173的可選擇的實施方案可以包括被任何合適的彎曲的函數定義的表面。
[0081]第一通道類型171優選地被在流體路徑165的大部分上使用，并且優選地在鄰近通風區190的部分中，在被配置為穿過磁場156的捕獲節段166中，以及在引導至檢測室163的節段中。優選地，第一通道類型171的實施方案，包括幾乎不具有深度的寬的通道，被在被配置為穿過磁場156的區中使用，使得區中的顆粒被驅動為更靠近于磁場源。第二通道類型172優選地被在鄰近流體路徑165的通風區190處使用，并且優選地在流體路徑165的引導至以及遠離檢測室163、164的部分中(以約束向檢測室117中的流體流動)。第三通道類型173優選地被在流體路徑165的鄰近阻塞位置的集合141的通常開啟的位置42的一部分中使用。不同的通道類型171、172、173之間的過渡可以是突然的，或可選擇地，可以是逐漸的，如在圖8B中示出的。第一、第二和第三通道類型171、172、173可以也可選擇地被在流體路徑165的任何合適的部分中使用。用于流體路徑的節段的通道類型的實施例實施方案在圖8C中示出。
[0082]多條流體路徑可以被配置為穿過微流體盒100的單一的加熱區195、微流體盒100的單一的通風區190、和/或被容納在單一的磁體容納區150內的磁體152產生的磁場156。優選地，流體路徑的集合160的所有的流體路徑被配置為穿過微流體盒100的單一的加熱區195、微流體盒100的單一的通風區190、和被容納在單一的磁體容納區150內的磁體152產生的磁場156 ;然而，微流體盒的流體路徑的集合160的可選擇的實施方案可以包括不同的配置，其中流體路徑的集合160的流體路徑不共享單一的加熱區195、單一的通風區190和/或磁場156。
[0083]此外，微流體盒100的流體路徑的集合160可以包括實際上任何數量的流體路徑165和/或檢測室的集合116可以包括實際上任何數量的檢測室116，如可以基本上被集成入微流體盒100中的。在一個具體的實施方案中，流體路徑的集合160可以包括十二條流體路徑165，其中的四條在圖9中示出。
[0084]1.6微流體盒-另外的微流體盒元件
[0085]微流體盒100優選地被配置為使得實際的閥控構件不被集成入微流體盒100中；因此，流體路徑165的打開和/或阻塞部分被位于微流體盒外部的系統進行。作為一個實施例，流體路徑165的各部分可以在阻塞位置處，如上文描述的，通過被保持在卡下方的閥控構件或機構施加偏置力以變形彈性體層140并阻塞流體路徑165的作用被打開或阻塞。力可以被機械構件(例如銷、柱等等)、電動機械構件(例如螺線管)、氣動或液壓構件(例如空氣、水等等)或任何其他的合適的手段施加，如在圖1OA和1B中示出的。在某些變化形式中，盒可以包括允許卡被相對于閥控構件或機構對準的一個或多個對準區。在可選擇的實施方案中，彈性體層140、閥引導件的集合127和阻塞位置的集合141可以被省略并且被集成在微流體盒100內的閥代替，閥被配置為可控地阻塞和打開流體路徑165的各部分。
[0086]微流體盒100的其他的實施方案可以還包括用以編碼和提供與微流體盒100有關的識別信息的標簽198。標簽198可以包括條形碼、二維碼或其他的光學機器可讀標簽，或可以可選擇地是電子標簽，例如RFID芯片。識別信息優選地包括至少關于微流體盒100的在分子診斷系統內的位置的信息，以及關于使用微流體盒100被分析的樣品的信息(例如有多少位置保留為進行測試可用)。在可選擇的變化形式中，標簽可以涉及其他的關于使用微流體盒100被處理的樣品的信息(例如樣品類型、樣品體積、樣品濃度、日期)。優選地，標簽不干擾正在使用微流體盒被進行的過程，并且位于微流體盒100上的不明顯的位置中，例如微流體盒100的側部面板。可選擇地，微流體盒100可以不包括標簽198，并且使用者或其他的實體可以使用任何合適的元件把識別信息與微流體盒100聯系。
[0087]如本領域的技術人員將從之前的詳細描述以及從附圖和權利要求意識到的，修改和改變可以被對于微流體盒100的優選的實施方案作出而不偏離本發明的范圍，如在圖1lA和IlB中示出的實施例實施方案中以及在圖6A-6C的可選擇的實施例實施方案中示出的，其中在圖6B的取向中，包括廢物室130的中間基板120被耦合于頂部層110，并且彈性體層140位于微流體盒100的底部上。
[0088]2.微流體盒的具體的實施方案
[0089]微流體盒100的具體的實施方案的以下的描述僅為了例證性的目的，并且不應當被視為要求保護的發明的范圍的確定的或限制性的。
[0090]微流體盒100的具體的實施方案，如在圖1lA和IlB中示出的，符合用于微量滴定板占地面積的SLAS ANSI指南，支配微流體盒100的具體的實施方案的尺寸。微流體盒100的具體的實施方案因此是127.76mm長和85.48mm寬。
[0091]微流體盒100的具體的實施方案包括含有十二個樣品端口 -試劑端口對112的集合的頂部層110、十二個檢測室116的集合、共享的流體端口 118、加熱區195、以及通風區190 ;中間基板120，被耦合于頂部層110并且被膜層125與頂部層110部分地分隔，被配置為形成廢物室130 ;部分地被定位在中間基板120上的彈性體層140 ;被提供磁場156的磁體152可及的磁體容納區150 ;被耦合于中間基板120并且被配置為密封廢物室的底部層170，以及流體路徑的集合160，由頂部層110的至少一部分、膜層125的一部分和彈性體層140的一部分形成。
[0092]微流體盒100的具體的實施方案的頂部層110優選地如在章節1.1中描述的起作用，并且包含具有低的自體熒光和適合于PCR的玻璃化轉變溫度的聚丙烯。具體的實施方案的頂部層110的主要部分是1.5mm厚(除了界定端口、通風口、加熱區195或流體路徑165的區)，并且通過注射成型被產生而不使用脫模。聚丙烯是澄清的以允許光的在檢測室中的傳輸。注射成型工藝界定12個樣品端口 -試劑端口對的集合，其位于沿著頂部層110的一個長的邊緣，并且還界定12個檢測室116的集合，其位于沿著頂部層110的相反的長的邊緣。檢測室117不完全地橫切頂部層110，如在圖1lA和IlB中示出的。具體的實施方案的每個檢測室117是相同的并且包括被配置為在圓形的排列中的三個互相連接的通道，其中互相連接的通道中的每個在其的更寬的點處是約0.4mm深并且1.6mm寬，導致對于每個檢測室117的?1mL的總容積。具體的實施方案的檢測室117的尺寸是使得檢測室117幫助從一側加熱(導致更簡單的加熱器設計，而快速的循環，考慮到通道的小的深度)，并且還幫助注射成型工藝。檢測室117的底部被膜層125形成，膜層125是與提供低的自體熒光的PCR(100微米厚或更少的)相容的聚丙烯膜。膜層125可以抵抗高至120°C或更多的溫度。
[0093]注射成型工藝還界定頂部層110的共享的流體端口 118，以及通風區190，通風區190被凹陷入頂部層110的頂部表面中0.5mm(在圖1lB中示出的取向中)，并且被聚四氟乙烯膜覆蓋，聚四氟乙烯膜是疏水的、氣體可滲透的并且液體不可滲透的。紙標簽被粘合劑結合于通風區190上的頂部層110，其用以識別盒并且保護通風區190，如在圖1lA和IlB中示出的。注射成型工藝還界定加熱區195，加熱區195是凹陷的并且跨越頂部層110的長度維度(long dimens1n),被略微地從頂部層110的中線偏移。具體的實施方案的頂部層110需要約15克的聚丙烯，并且所有的對于頂部層110的拔模角是最少4度，如被注射成型工藝定義的。
[0094]在該具體的實施方案中，中間基板120包含聚丙烯材料以最小化成本并且簡化組裝，并且在圖1lB中示出的取向中，中間基板120的頂部是1.5mm厚。把中間基板120與頂部層110部分地分隔的膜層125是具有50微米的標稱厚度的聚丙烯膜。膜層125能夠抵抗在制造期間以及在意圖的PCR過程期間遇到的高至95°C的溫度，同時是可熱地結合于頂部層110的。頂部層110和膜層125使用熱融合結合被結合，并且該子組件使用聚合物粘合劑被結合于中間基板120。此外，為了對準層110、120、125并且把頂部層110結合于中間基板120，塑料螺柱被配置為從中間基板120的頂部延伸穿過膜層125中的模切洞和頂部層110的底部中的注射成型洞。中間基板還包括在阻塞位置的集合141處的閥引導件的集合127，閥引導件的集合127是穿過中間基板127的具有倒角的邊緣的洞。閥引導件的集合127中的每個閥引導件是2.1mmX 2.1mm正方形，并且被配置為容納用于通常開啟的位置42的具有2mmX 2mm正方形頭部的阻塞件或用于通常關閉的位置43的用于容納2mm直徑圓形銷的2.1mm直徑圓圈。
[0095]具體的實施方案的彈性體層140包含低硬度計硅酮，并且包括是500微米厚的并且可以抵抗最小120°C的溫度的長條。彈性體層的長條被排列在閥引導件的集合127上，并且使用有機娃膠被結合于中間基板120的頂部。此外,彈性體層140被在膜層125和中間基板的頂部之間略微地壓縮(在圖1lB中示出的取向中)。
[0096]微流體盒100的具體的實施方案的底部層170包含聚丙烯，與中間基板120的聚丙烯相同。底部層是1.5mm厚的，并且是在檢測室的集合116的區域中連續的，使得整個的底部層170的外周長基本上跨越微流體盒100的占地面積。具體的實施方案的底部層170使用聚合物粘合劑被結合于中間基板120，提供確保中間基板120的廢物室130內的廢物流體不從廢物室130泄漏出來的氣密的密封。
[0097]微流體盒100的具體的實施方案包括流體路徑的集合160中的十二條流體路徑165，使得微流體盒100能夠使用十二條獨立的流體路徑165測試高至十二個樣品。十二條流體路徑165中的每條被稱合于在微流體盒100的一個端部上的十二個樣品端口 -試劑端口對113中的一個，并且被耦合于在微流體盒的另一個端部上的十二個檢測室117中的一個，如在圖1lA和IlB中示出的。每條流體路徑165是基本上相同的(除了連接于被流體地耦合于被耦合于流體端口 118的流體通道119的初始節段174的部分)并且與在章節1.5中描述的并且在圖1C中示出的流體路徑的第一實施方案相同。此外，包括每條流體路徑165的微流體通道具有第一通道類型171并且是500微米寬乘475微米深，除了引導至以及遠離檢測室163、164的節段的微流體通道、轉向部分166和通風節段177。此外，具體的實施方案的流體路徑165的平行的微流體通道典型地被以2.25mm(中心至中心)均勻地間隔。
[0098]具體的實施方案的流體路徑165是，在它們的默認條件中，在所有的阻塞位置處開啟的，除了第四、第七和第八阻塞位置145、148、149，如在圖1C中示出的。此外，具體的實施方案的流體路徑的s形的捕獲節段166被配置為具有22 μ L的容積容量，具有5.5mm的寬度，并且通過與磁體容納區150相交而在磁場156上往復地交織。s形的捕獲節段166的深度是對于1.6mm寬的通道0.4mm并且對于0.5mm較窄的通道0.475。
[0099]具體的實施方案還包括位于微流體盒100的豎直邊緣上的條形碼標簽198，如在圖1lA中示出的。微流體盒100的具體的實施方案的另外的特征在圖1lA和IlB中示出。
[0100]3.用于微流體盒的實施方案的組裝方法
[0101]用于微流體盒100的實施方案的組裝方法200的實施方案在圖12A-12G中示出。組裝方法200優選地包括把頂部層對準至膜層并且熱地結合二者，使用有機硅膠把彈性體層結合于微流體盒的中間基板S210 ;壓縮頂部層、膜層、彈性體層和中間基板并且把頂部/膜層結合于彈性體層/中間基板S220 ;把中間基板結合于底部層S230 ;安裝通風區的通風口 S250 ;以及施用標簽并且包裝S260。
[0102]步驟S210敘述把頂部層對準至膜層并且熱地結合二者，使用有機硅膠把彈性體層結合于微流體盒的中間基板，并且用以產生包括頂部層、膜層、彈性體層和中間基板的第一子組件。優選地，彈性體層被硅酮膠接于中間基板；然而，彈性體層可以可選擇地被單獨地在頂部層/膜層和中間基板之間壓縮，而沒有任何粘合劑。優選地，第一夾具被用于使用夾具中的銷和層中的洞對準頂部層和膜層，并且在S210的一個實施例實施方案中，頂部層首先被在第一夾具中面部向下地放置，并且膜層被放置至頂部層上，以準備使用層壓機器或熱壓機的熱結合。在S210的實施例實施方案中，彈性體層然后被裝配在頂部層的超聲焊接凸臺111上，如在圖12D和12F中示出的，然而，除了超聲焊接的工藝可以被使用。粘合劑可以也被圍繞彈性體層的邊界施用，以防止在彈性體層和中間基板之間的泄漏。被模塑入中間基板的頂部中的突出部然后被傳遞穿過頂部層中的對準洞，從而對準微流體盒的頂部層、彈性體層和中間基板。在S210的可選擇的實施方案中，任何合適的對準機構可以被用于對準頂部層、彈性體層和中間基板，使用例如粘合劑、框架和對準銷/凹陷部的組合。
[0103]步驟S220敘述壓縮頂部層、膜層、彈性體層和中間基板并且把頂部/膜層結合于彈性體層/中間基板，并且用以密封層以防止在層之間的泄漏。優選地，S220形成在頂部層和彈性體層之間的氣密的密封以及在彈性體層和中間基板之間的氣密的密封，在其中粘合劑施用被涉及的S210的實施方案中。在S220的實施例實施方案中，具有頂部層、彈性體層和中間基板的第一夾具被放置在超聲焊接器內以被壓縮并且超聲地焊接。
[0104]步驟S230敘述把中間基板結合于底部層S230，其用以形成包括頂部層、彈性體層、中間基板和底部層的第二子組件。優選地，底部層與中間基板自對準，這是由于底部層完全地裝配在中間層的下部分上的凹陷的凸緣內側。底部層優選地被熱地結合于中間層。可選擇地，底部層可以使用粘合劑或超聲焊接被結合于中間層，如在圖12G中示出的。
[0105]步驟S250敘述安裝通風區的通風口 S250，這用以永久地形成通風區的通風口。步驟S250優選地通過在位置中熱熔通風口被進行，但是可以可選擇地使用粘合劑或溶劑結合工藝被進行。在步驟S250之后，組裝方法200可以還包括某些品質控制措施，包括通過阻擋所有的樣品和試劑端口并且把空氣注射入流體端口中壓力測試微流體盒S252，以及把已完成的微流體盒從第二夾具移除S254。步驟S260敘述施用標簽并且包裝，并且用以使用至少條形碼標簽準備具有識別信息的微流體盒，以及準備微流體盒以用于商業銷售。
[0106]組裝方法300的可選擇的實施方案，如在圖13中示出的，包括把膜層熱地結合于頂部層以形成第一子組件S310;把通風口加入第一子組件中并且施用標簽以產生第二子組件S320 ;把粘合劑施用在中間基板的底部凸緣內側并且把底部層結合于中間基板S330 ；把標簽施用于中間基板以產生第三子組件S340 ;把彈性體層定位在第三子組件上以產生第四子組件S350 ;把粘合劑施用于第四子組件S360 ;以及把第二子組件耦合于第四子組件S370。
[0107]附圖圖示了根據優選的實施方案的方法的可能的實施的架構、功能性和操作、實施例配置、以及其的變化形式。還應當注意，在某些可選擇的實施中，在塊中提到的功能可以不以在附圖中提到的順序發生。例如，被連續地示出的兩個塊可以實際上被基本上同時地執行，或塊可以有時被以逆向的順序執行，取決于所涉及的功能性。還將注意，框圖和/或流程圖圖示的每個塊，以及框圖和/或流程圖圖示中的塊的組合，可以被進行指定的功能或動作的專門目的系統實施。
[0108]如本領域的技術人員將從之前的詳細描述以及從附圖和權利要求意識到的，修改和改變可以被對于本發明的優選的實施方案作出而不偏離本發明的在下文的權利要求中定義的范圍。
【權利要求】
1.一種盒，被配置為有利于核酸的處理和檢測，所述盒包括: ?樣品端口、試劑端口、流體端口和檢測室；以及 ?流體路徑，其中所述流體路徑被流體耦合于所述樣品端口、所述試劑端口、所述流體端口和所述檢測室。
2.根據權利要求1所述的盒，還包括第一層、中間基板和彈性體層， ?其中所述第一層界定所述樣品端口、所述試劑端口、所述流體端口和所述檢測室， ?其中所述中間基板被配置為耦合于所述第一層，使得所述彈性體層被定位在所述中間基板和所述第一層之間，并且其中所述中間基板界定廢物室，并且 ?其中所述流體路徑由所述第一層的至少一部分和所述彈性體層的一部分形成，所述流體路徑被配置為在操縱所述彈性體層時被阻塞，并且被配置為把廢物流體轉移至所述廢物室。
3.根據權利要求2所述的盒，其中所述中間基板通過膜層與所述第一層部分地分隔。
4.根據權利要求2所述的盒，其中所述第一層包含具有低的自體熒光的材料。
5.根據權利要求2所述的盒，其中所述廢物室包括波紋狀的表面、被耦合于所述流體路徑的廢物入口以及廢物出口。
6.根據權利要求5所述的盒，其中所述廢物室的所述波紋狀的表面部分地形成被配置為接收磁體的區，被配置為接收磁體。
7.根據權利要求6所述的盒，其中所述流體路徑包括被配置為與所述被配置為接收磁體的區相交的轉向節段。
8.根據權利要求2所述的盒，其中所述中間基板包括閥引導件的集合，所述閥引導件的集合被配置為在阻塞位置的集合處提供至所述彈性體層的通路。
9.根據權利要求1所述的盒，還包括通風區、被配置為接收磁體的區以及加熱區，使得所述流體路徑的節段被配置為與所述被配置為接收磁體的區和所述加熱區相交，并且所述流體路徑被配置為在所述檢測室的上游穿過所述通風區。
10.根據權利要求9所述的盒，其中所述通風區包括液體不可滲透的膜。
11.根據權利要求9所述的盒，其中所述加熱區被所述第一層的凹陷區界定并且跨越所述第一層的長度維度。
12.根據權利要求2所述的盒，其中所述樣品端口和所述試劑端口被配置為耦合于標準的移液管端頭，并且所述流體端口被配置為耦合于注射器泵。
13.根據權利要求1所述的盒，其中所述流體路徑被耦合于末端出口，所述末端出口被配置為提供流體流動的精細的計量。
14.根據權利要求1所述的盒，其中所述檢測室包括含有三個互相連接的節段的蛇形的通道。
15.一種盒，被配置為有利于核酸的處理和檢測，所述盒包括: ?第一層，包括樣品端口和檢測室； ?彈性體層；以及 ?流體路徑，由所述第一層的至少一部分和所述彈性體層的一部分形成，其中所述流體路徑被流體耦合于所述樣品端口和所述檢測室，并且所述流體路徑被配置為在操縱所述彈性體層時，在阻塞位置的集合處被阻塞， ?其中第一截斷路徑在操縱所述流體路徑時被界定在所述阻塞位置的集合的第一子集合處,并且 ?其中至所述檢測室的第二截斷路徑在操縱所述流體路徑時被界定在所述阻塞位置的集合的第二子集合處。
16.根據權利要求15所述的盒，其中所述第一層還包括試劑端口和流體端口，并且其中所述樣品端口和所述試劑端口被配置為耦合于標準的移液管端頭，并且所述流體端口被配置為耦合于注射器泵。
17.根據權利要求15所述的盒，其中所述第一層還包括包括液體不可滲透的膜的通風區，并且其中所述流體路徑被配置為在所述檢測室的上游穿過所述通風區。
18.根據權利要求15所述的盒，還包括中間基板，所述中間基板被耦合于所述第一層并且界定廢物室和閥引導件的集合。
19.根據權利要求18所述的盒，其中所述廢物室具有波紋狀的表面，使得所述波紋狀的表面界定被配置為接收磁體的區，被配置為容納提供磁場的磁體。
20.根據權利要求19所述的盒，其中所述流體路徑包括被配置為在所述通風區的上游與所述被配置為接收磁體的區反復相交的轉向節段。
21.根據權利要求15所述的盒，其中被耦合于所述流體端口，不被耦合于所述樣品端口并且不被耦合于所述試劑端口的第三截斷路徑在分支的流體路徑的阻塞時在所述阻塞位置的集合的第三子集合處被界定。
22.根據權利要求21所述的盒，其中所述阻塞位置的集合的所述第一子集合、所述阻塞位置的集合的所述第二子集合和所述阻塞位置的集合的所述第三子集合是重疊的。
23.根據權利要求15所述的盒，其中所述阻塞位置的集合包括至少一個通常開啟的位置和一個通常關閉的位置。
24.一種盒，被配置為有利于處理和檢測核酸，所述盒包括: ?共享的流體端口，被配置為接收處理試劑體積； ?第一流體路徑，用于處理第一樣品；以及 ?第二流體路徑，用于處理第二樣品； 其中所述第一流體路徑被耦合于所述共享的流體端口并且所述第二流體路徑被耦合于所述共享的流體端口。
25.根據權利要求24所述的盒，還包括第一層、中間基板和彈性體層， ?其中所述第一層界定第一樣品端口 -試劑端口對、第二樣品端口 -試劑端口對、所述共享的流體端口、第一檢測室和第二檢測室， ?其中所述彈性體層被定位在所述中間基板和所述第一層之間， ?其中所述第一流體路徑由所述第一層的至少一部分和所述彈性體層的一部分形成，并且被稱合于所述第一樣品端口-試劑端口對并且被稱合于所述第一檢測室，并且 ?其中所述第二流體路徑由所述第一層的至少一部分和所述彈性體層的一部分形成，并且被耦合于所述第二樣品端口-試劑端口對并且被耦合于所述第二檢測室。
26.根據權利要求25所述的盒，其中所述第一層還包括通風區和加熱區，使得所述第一流體路徑被配置為與所述加熱區相交并且被配置為在所述第一檢測室的上游穿過所述通風區，并且所述第二流體路徑被配置為與所述加熱區相交并且被配置為在所述第二檢測室的上游穿過所述通風區。
27.根據權利要求25所述的盒，其中在所述第一樣品端口-試劑端口對和所述第二樣品端口-試劑端口對中的每個樣品端口和試劑端口被配置為耦合于移液管端頭，并且所述共享的流體端口被配置為耦合于注射器泵。
28.根據權利要求25所述的盒，其中所述中間基板界定包括波紋狀的表面、廢物入口和廢物出口的廢物室。
29.根據權利要求28所述的盒，其中所述廢物室的所述波紋狀的表面部分地形成被配置為接收磁體的區，所述被配置為接收磁體的區基本上跨越所述微流體盒的長度維度以與所述第一流體路徑和所述第二流體路徑相交。
30.根據權利要求24所述的盒，其中所述第一流體路徑和所述第二流體路徑的每個被配置為在阻塞位置的集合處被阻塞，并且其中所述阻塞位置的集合包括通常開啟的位置和通常關閉的位置。
31.根據權利要求24所述的盒，其中所述第一流體路徑和所述第二流體路徑是基本上相同的。
32.根據權利要求24所述的盒，其中所述微流體盒遵守微量滴定板尺寸的標準。
33.一種盒，被配置為有利于核酸的處理，所述盒包括: ?樣品端口、試劑端口和流體端口 ； ?被配置為接收磁體的磁體區；以及 ?流體路徑，其中所述流體路徑被流體耦合于所述樣品端口、所述試劑端口和所述流體端口，并且包括被配置為與所述磁體區相交的捕獲節段。
34.根據權利要求33所述的盒，還包括第一層、中間基板和彈性體層， ?其中所述第一層界定所述樣品端口、所述試劑端口、所述流體端口和檢測室， ?其中所述中間基板被配置為耦合于所述第一層，使得所述彈性體層被定位在所述中間基板和所述第一層之間，并且其中所述中間基板界定所述磁體區，并且 ?其中所述流體路徑由所述第一層的至少一部分和所述彈性體層的一部分形成，并且被配置為在操作所述彈性體層時被阻塞。
35.根據權利要求34所述的盒，其中所述中間基板通過膜層與所述第一層部分地分隔。
36.根據權利要求34所述的盒，其中所述第一層包含具有低的自體熒光的材料。
37.根據權利要求34所述的盒，其中所述中間基板還界定具有波紋狀的表面、被耦合于所述流體路徑的廢物入口和廢物出口的廢物室。
38.根據權利要求37所述的盒，其中所述廢物室的所述波紋狀的表面部分地形成所述磁體區。
39.根據權利要求33所述的盒，其中所述捕獲節段是被配置為與所述磁體區多次相交的轉向節段。
40.根據權利要求34所述的盒，還包括通風區和加熱區，使得所述流體路徑的所述捕獲節段被配置為與所述磁體區和所述加熱區相交，并且所述流體路徑被配置為在所述檢測室的上游穿過所述通風區。
41.根據權利要求40所述的盒，其中所述通風區包括液體不可滲透的膜。
42.根據權利要求33所述的盒，其中所述樣品端口和所述試劑端口被配置為耦合于標準的移液管端頭，并且所述流體端口被配置為耦合于注射器泵。
43.根據權利要求34所述的盒，其中所述檢測室包括含有三個互相連接的節段的蛇形的通道。
44.根據權利要求33所述的盒，其中所述盒遵守微量滴定板尺寸的標準。
45.一種盒，被配置為有利于核酸的處理，所述盒包括: ?樣品端口、試劑端口、流體端口和檢測室； ?流體路徑和提供磁場的磁體可及的區，其中所述流體路徑被耦合于所述樣品端口、所述試劑端口、所述流體端口和所述檢測室，并且其中所述流體路徑包括被配置為與所述區相交的捕獲節段，并且其中所述捕獲節段具有小于一的長寬比。
46.根據權利要求45所述的盒，其中所述捕獲節段是被配置為與所述區多次相交的s形的節段。
47.根據權利要求45所述的盒，還包括被耦合于中間基板的第一層，其中所述流體路徑由所述第一層的一部分形成，并且其中所述區被所述中間基板界定。
48.根據權利要求47所述的盒，還包括被定位在所述第一層和所述中間基板之間的彈性體層，其中所述流體路徑在阻塞位置的集合處接觸所述彈性體層，使得所述流體路徑被配置為在所述阻塞位置的集合處被阻止穿過所述彈性體層。
49.根據權利要求48所述的盒，其中所述流體路徑在所述阻塞位置的集合的子集合處的阻塞界定了截斷路徑，所述截斷路徑被配置為有利于所述捕獲節段內的磁珠捕獲。
50.一種盒，被配置為有利于核酸的處理，所述盒包括: ?提供磁場的磁體可及的區； ?用于處理第一樣品的第一流體路徑，其中所述第一流體路徑包括被配置為與所述區相交的第一捕獲節段；以及 ?用于處理第二樣品的第二流體路徑，其中所述第二流體路徑包括被配置為與所述磁體區相交的第二捕獲節段。
51.根據權利要求50所述的盒，還包括第一層、中間基板和彈性體層， ?其中所述第一層界定第一樣品端口 -試劑端口對、第二樣品端口 -試劑端口對、所述共享的流體端口、第一檢測室和第二檢測室， ?其中所述彈性體層被定位在所述中間基板和所述第一層之間， ?其中所述第一流體路徑由所述第一層的至少一部分和所述彈性體層的一部分形成，并且被稱合于所述第一樣品端口-試劑端口對并且被稱合于所述第一檢測室，并且 ?其中所述第二流體路徑由所述第一層的至少一部分和所述彈性體層的一部分形成，并且被耦合于所述第二樣品端口-試劑端口對并且被耦合于所述第二檢測室。
52.根據權利要求51所述的盒，其中所述第一層還包括包括液體不可滲透的膜的通風區，使得所述第一流體路徑被配置為在所述第一檢測室的上游穿過所述通風區，并且所述第二流體路徑被配置為在所述第二檢測室的上游穿過所述通風區。
53.根據權利要求51所述的盒，其中所述中間基板還界定廢物室，所述廢物室被配置為接收來自所述第一流體路徑和所述第二流體路徑中的至少一條的廢物流體。
54.根據權利要求53所述的盒，其中所述廢物室包括波紋狀的表面，使得所述磁體區被所述波紋狀的表面界定。
55.根據權利要求51所述的盒，其中在所述第一樣品端口-試劑端口對和所述第二樣品端口-試劑端口對中的每個樣品端口和每個試劑端口被配置為耦合于移液管端頭，并且所述流體端口被配置為耦合于注射器泵。
56.根據權利要求51所述的盒，其中所述流體端口是被配置為流體耦合于所述第一流體路徑和所述第二流體路徑的共享的流體端口。
57.根據權利要求50所述的盒，還包括加熱區，其中所述加熱區被所述盒的凹陷區界定，跨越所述盒的長度維度，并且與所述第一捕獲節段和所述第二捕獲節段實質上相交。
58.根據權利要求50所述的盒，其中所述第一流體路徑和所述第二流體路徑是基本上相同的。
59.根據權利要求50所述的盒，其中所述第一捕獲節段是具有小于一的長寬比的s形的節段，并且所述第二捕獲節段是具有小于一的長寬比的s形的節段。
60.根據權利要求50所述的盒，其中所述區內的至少一個磁體提供的磁場完全跨越所述第一流體路徑和所述第二流體路徑中的至少一個。
61.一種盒，被配置為有利于處理和檢測樣品中的核酸，所述盒包括: ?第一層，包括樣品端口和流體端口 ； ?中間基板，被耦合于所述第一層并且界定廢物室；以及 ?流體路徑，由所述第一層的至少一部分形成，其中所述流體路徑被流體耦合于所述樣品端口和所述流體端口，并且被配置為把廢物流體轉移至所述廢物室。
62.根據權利要求61所述的盒，其中所述第一層還包括試劑端口、所述流體端口和檢測室，并且其中所述流體路徑被耦合于所述試劑端口、所述流體端口和所述檢測室。
63.根據權利要求62所述的盒，其中所述樣品端口和所述試劑端口被配置為耦合于標準的移液管端頭，并且所述流體端口被配置為耦合于注射器泵。
64.根據權利要求61所述的盒，其中所述第一層還包括通風區，并且其中所述流體路徑被配置為在所述檢測室的上游穿過所述通風區。
65.根據權利要求64所述的盒，其中所述通風區包括是氣體可滲透的、疏水的、液體不可滲透的膜。
66.根據權利要求61所述的盒，其中所述廢物室被波紋狀的表面界定，并且其中所述廢物室包括至少一個廢物入口以及廢物出口。
67.根據權利要求66所述的盒，其中所述廢物室的所述波紋狀的表面界定被配置為與所述流體路徑相交的磁體容納區。
68.根據權利要求67所述的盒，其中所述流體路徑包括被配置為與所述磁體容納區多次相交的s形的捕獲節段。
69.根據權利要求68所述的盒，其中所述流體路徑被配置為在所述捕獲節段的下游把廢物流體轉移至所述廢物室，并且其中所述流體路徑被配置為在所述捕獲節段的上游把第二廢物流體轉移至所述廢物室。
70.根據權利要求61所述的盒，其中所述流體路徑被配置為在多于一個廢物入口處把廢物流體轉移至所述廢物室。
71.根據權利要求61所述的盒，還包括被定位在所述第一層和所述中間基板之間的彈性體層，其中所述中間基板界定提供至所述彈性體層的通路的阻塞位置的集合，使得所述流體路徑被配置為在所述阻塞位置的集合處被阻止穿過所述彈性體層。
72.根據權利要求71所述的盒，其中在所述阻塞位置的集合的第一子集合處阻塞所述流體路徑界定了截斷路徑，所述截斷路徑被配置為有利于廢物流體轉移至所述廢物室。
73.根據權利要求61所述的盒，其中所述盒遵守微量滴定板尺寸的標準。
74.—種盒，被配置為有利于核酸的處理和檢測，所述盒包括: ?第一層和被耦合于所述第一層的中間基板，其中所述中間基板界定廢物室； ?第一流體路徑，由所述第一層的至少一部分形成；以及 ?第二流體路徑，由所述第一層的至少一部分形成，其中所述第一流體路徑被配置為把廢物轉移至所述廢物室并且其中所述第二流體路徑被配置為把廢物轉移至所述廢物室。
75.根據權利要求74所述的盒，其中所述第一層包括第一樣品端口-試劑端口對、第二樣品端口 -試劑端口對、流體端口、第一檢測室和第二檢測室，其中所述第一流體路徑被耦合于所述第一樣品端口 -試劑端口對和所述第一檢測室，其中所述第二流體路徑被耦合于所述第二樣品端口 -試劑端口對和所述第二檢測室，并且其中所述第一流體路徑和所述第二流體路徑中的至少一條被耦合于所述流體端口。
76.根據權利要求75所述的盒，其中所述第一檢測室與所述第二檢測室熱隔離并且光學隔離。
77.根據權利要求75所述的盒，還包括加熱區和通風區，使得所述第一流體路徑被配置為與所述加熱區相交并且被配置為在所述第一檢測室的上游穿過所述通風區，并且所述第二流體路徑被配置為與所述加熱區相交并且被配置為在所述第二檢測室的上游穿過所述通風區。
78.根據權利要求77所述的盒，其中所述通風區包括液體不可滲透的膜。
79.根據權利要求77所述的盒，其中所述第一流體路徑和所述第二流體路徑中的至少一個被耦合于末端出口，所述末端出口被配置為提供流體流動的精細的計量。
80.根據權利要求75所述的盒，其中在所述第一樣品端口-試劑端口對和所述第二樣品端口-試劑端口對中的每個樣品端口和每個試劑端口被配置為耦合于移液管端頭，并且所述流體端口被配置為耦合于注射器泵。
81.根據權利要求75所述的盒，其中所述流體端口是被配置為流體耦合于所述第一流體路徑和所述第二流體路徑的共享的流體端口。
82.根據權利要求75所述的盒，其中所述第一檢測室包括第一蛇形的流體通道，并且所述第二檢測室包括第二蛇形的流體通道。
83.根據權利要求82所述的盒，其中所述第一蛇形的流體通道和所述第二蛇形的流體通道中的至少一個包括被兩個窄的通道互相連接的三個寬的通道。
84.根據權利要求75所述的盒，其中所述第一檢測室被配置為從一側加熱，并且所述第二檢測室被配置為從一側加熱。
85.根據權利要求75所述的盒，其中所述第一檢測室和所述第二檢測室是相同的，并且被配置為使用光學子系統成像。
86.根據權利要求75所述的盒，其中所述第一檢測室和所述第二檢測室中的至少一個被配置為基于容積容量、熱循環速率、光學檢測和以限制氣泡產生的方式填充來優化。
87.根據權利要求74所述的盒，其中所述廢物室包括界定磁體容納區的波紋狀的表面。
88.根據權利要求74所述的盒，其中所述盒遵守微量滴定板尺寸的標準。
89.根據權利要求74所述的盒，其中所述廢物室位于所述第一層下方。
【文檔編號】C12M1/34GK104254595SQ201380009169
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年2月13日 優先權日:2012年2月13日
【發明者】杰弗里·威廉姆斯, 森達雷什·布拉瑪桑德拉, 邁克爾·T·卡斯納 申請人:紐莫德克斯莫勒庫拉爾公司