用于進行擴增子挽救多重聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(pcr)的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本公開的實施方案大體上涉及用于進行擴增子挽救多重聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(arm-PCR)的系統(tǒng)和方法。在一個實施方案中，所述系統(tǒng)包含耦合到控制元件的處理器和讀取器。所述控制元件被配置成基于多種設(shè)置來控制所述處理器和所述讀取器的操作。所述處理器被配置成接納用于對從機體樣本獲得的DNA和/或RNA進行PCR擴增的自含式盒。所述處理器與所述盒嚙合并操縱所述盒內(nèi)的試劑以擴增并檢測來自所述樣本的DNA。所述處理器還使所述盒將所述DNA存放于所述盒內(nèi)的微陣列上。讀取器被配置成在所述盒已被所述處理器處理后接納該盒并捕獲用于傳送到所述控制元件的所述微陣列的圖像。
【專利說明】用于進行擴增子挽救多重聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR)的系統(tǒng)和 方法
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求標(biāo)題為 "Systems and Methods for Performing Amplicon Rescue Multiplex Polymerase Chain Reaction"且于2011年11月11日提交的美國臨時專利申 請?zhí)?1/558, 791的優(yōu)先權(quán)，該臨時專利申請以引用方式并入本文中。本申請還要求標(biāo)題為 "Systems and Methods for Performing Amplicon Rescue Multiplex Polymerase Chain Reaction (PCR)"且于2012年1月30日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/592, 372的優(yōu)先權(quán)， 該臨時專利申請以引用方式并入本文中。

【背景技術(shù)】
[0003] 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR)的開發(fā)使得能夠使用DNA擴增用于多種應(yīng)用，包括 分子診斷測試。然而，存在許多與PCR用于分子識別診斷（Molecular differential diagn〇Sitc，MDD)測定的用途相關(guān)的挑戰(zhàn)。PCR利用了特異性的引物或引物組、溫度條件和 酶。PCR反應(yīng)可能容易受到污染，引物結(jié)合對于不同的引物可能需要不同的條件，引物應(yīng)該 對于靶序列特異以便僅擴增該靶序列，等等。這使得更難從單個樣品擴增多個序列。
[0004] 在過去，診斷測試臨床樣品以發(fā)現(xiàn)一種或多種致病性病原物（agent)需要分離和 培養(yǎng)微生物。然而，這可能需要幾天，而在許多情況下，如果要挽救患者的生命，必須在幾小 時內(nèi)做出診斷。目標(biāo)是在大約幾小時內(nèi)對臨床樣品內(nèi)的一種或多種致病性病原物做出識 另IJ，并且已經(jīng)開發(fā)了許多方法來較好地實現(xiàn)該目標(biāo)。例如，已經(jīng)開發(fā)了多重PCR和靶標(biāo)富集 多重PCR(tem-PCR)技術(shù)以擴增樣品內(nèi)的多種核酸以便產(chǎn)生足夠的DNA/RNA從而使得能夠 檢測和識別多種生物體。多重PCR和tem-PCR技術(shù)提供了一次對單個樣品進行多次測定的 能力，但它們必須通過犧牲大的靈敏度才能實現(xiàn)這一目的，所述靈敏度可以通過單一擴增 反應(yīng)使用單組靶特異性引物實現(xiàn)。仍然需要對所述技術(shù)進行改進以便提供具有更大靈敏度 和更短診斷時間的診斷測試。還需要整合擴增步驟和檢測步驟，使得可以消除開管雜交步 驟以減少由PCR產(chǎn)物的攜帶污染引起的假陽性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005] 參考附圖可以更好地理解本公開。附圖中的元件未必是相互成比例的，而重點在 于清楚地圖解說明本公開的原理。此外，在所有的這幾幅視圖中，同樣的附圖標(biāo)記指定相應(yīng) 的零件。
[0006] 圖1是圖解說明根據(jù)本公開用于進行PCR擴增的示例性系統(tǒng)的方框圖。
[0007] 圖2是圖解說明如由圖1所描繪的控制元件的示例性實施方案的方框圖。
[0008] 圖3是示例性處理器模塊的側(cè)平面圖。
[0009] 圖4是圖3的處理器模塊的后透視圖。
[0010] 圖5是如由圖3所描繪的加熱器組件的部分分解圖。
[0011] 圖6是如由圖3所描繪的示例性加熱器的透視圖。
[0012] 圖7是如由圖3所描繪的升降機組件的透視圖。
[0013] 圖8是如由圖3所描繪的示例性凸輪桿軸的透視圖。
[0014] 圖9是如由圖3所描繪的示例性柱塞的透視圖。
[0015] 圖10是如由圖3所描繪的示例性導(dǎo)螺桿軸的透視圖。
[0016] 圖11描繪了與盒嚙合的圖3的加 熱器組件的加 熱器。
[0017] 圖12是如由圖1所描繪的讀取器的示例性實施方案的透視圖。
[0018] 圖13是移除了驅(qū)動組件的圖12的讀取器的透視圖。
[0019] 圖14是移除了驅(qū)動組件和飛輪組件的圖12的讀取器的透視圖。
[0020] 圖15是圖12的驅(qū)動組件的部分分解圖。
[0021] 圖16是圖12的飛輪組件的透視圖。
[0022] 圖17是圖12的飛輪的頂部透視圖。
[0023] 圖18是圖17的飛輪的底部透視圖。
[0024] 圖19是圖12的光學(xué)組件的透視圖。
[0025] 圖20是微陣列的示例性實施方案的頂部平面圖。
[0026] 圖21是圖19的光學(xué)立方體組件的分解圖。
[0027] 圖22是描繪了根據(jù)本公開的示例性開放平臺目標(biāo)解決方案系統(tǒng)的方框圖。
[0028] 圖23描繪了顯示示例性點的微陣列圖像的一部分。
[0029] 圖24描繪了顯示重新定位的示例性點的微陣列圖像的一部分。
[0030] 圖25是包含平衡配重塊的飛輪外殼的側(cè)面剖切視圖。
[0031] 圖26是飛輪外殼的另一側(cè)面剖切視圖。
[0032] 圖27A是平衡配重塊的后視圖。
[0033] 圖27B是包含兩個小齒輪的平衡配重塊的側(cè)視圖。
[0034] 圖27C是包含一個小齒輪的平衡配重塊的側(cè)視圖。
[0035] 圖28描繪了盒的示例性實施方案。
[0036] 圖29描繪了由圖28所描繪的示例性盒的分解圖。

【具體實施方式】
[0037] 本公開的實施方案大體上涉及用于進行擴增子挽救多重聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) (arm-PCR)的系統(tǒng)和方法。在一個實施方案中，所述系統(tǒng)包含耦合到控制元件的處理器和讀 取器。所述控制元件被配置成基于多種設(shè)置來控制處理器和讀取器的操作。所述處理器被 配置成接納用于對從機體樣本獲得的DNA和/或RNA進行PCR擴增的自含式盒。處理器與 盒嚙合并操縱盒內(nèi)的試劑以擴增和檢測來自所述樣本的DNA。處理器還使盒將DNA存放于 盒內(nèi)的微陣列上。讀取器被配置成在盒已被處理器處理后接納該盒，并捕獲用于作為測試 數(shù)據(jù)傳送到控制元件的微陣列的圖像?？刂圃M一步被配置成分析從讀取器接收的測試 數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生指示測試數(shù)據(jù)與預(yù)定義數(shù)據(jù)的比較的輸出。
[0038] 圖1描繪了用于對從機體樣本獲得的DNA和/或RNA進行PCR擴增的示例性系 統(tǒng)10。系統(tǒng)10使得能夠進行arm-PCR，即先前已于標(biāo)題為"Amplicon Rescue Multiplex Polymerase Chain Reaction for Amplication of Multiple Targets，'的美國專利號 7, 999, 092中描述的技術(shù)，該專利以引用方式并入本文中。系統(tǒng)10包含耦合到控制元件15 的處理器12和讀取器14。在一個實施方案中，控制元件15包含計算裝置例如計算機，但在 其它實施方案中，其它類型的控制元件15是可能的?？刂圃?5被配置成與處理器12和 讀取器14通信以基于多種設(shè)置來控制處理器12和讀取器14的操作，如下文所更詳細(xì)地論 述?？刂圃?5進一步被配置成從讀取器14接收指示樣本的被擴增DNA的數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生 指示被擴增的DNA與預(yù)定義數(shù)據(jù)的比較的輸出，如下文所更詳細(xì)地論述。這樣的比較用來 診斷樣本。
[0039] 處理器12被配置成接納裝有機體樣本的自含式盒17、與盒17嚙合、并且操縱 盒17,以對盒17內(nèi)的樣本進行arm-PCR。示例性的盒公開于標(biāo)題為"Apparatus for Performing Amplicon Rescue Multiplex PCR"的美國專利申請序列號 12/780,698 中，該 案以引用方式并入本文中。在一個實施方案中，處理器12包含至少一個檢測元件19,用于 檢測處理器12內(nèi)的盒17和確定關(guān)于盒17的多種信息。檢測元件19將信息傳送到控制元 件15,控制元件15基于所述信息操縱處理器12,如將在下文更詳細(xì)地論述。
[0040] 讀取器14被配置成在盒17已被處理器12處理后接納盒17并捕獲盒17上的微 陣列（未顯示）的圖像。微陣列指示對通過PCR擴增產(chǎn)生的DNA的檢測。在一個實施方案 中，微陣列的圖像包含數(shù)字圖像，但在其它實施方案中，其它類型的圖像是可能的。讀取器 14進一步被配置成將所述圖像作為測試數(shù)據(jù)傳送到控制元件15以允許控制元件15分析所 述測試數(shù)據(jù)并比較所述測試數(shù)據(jù)與預(yù)定義數(shù)據(jù)。
[0041] 圖2描繪了圖1的控制元件15的示例性實施方案。如上文所陳述，控制元件15 耦合到系統(tǒng)10的至少一個處理器12 (圖1)和至少一個讀取器14 (圖1)，并且控制元件15 被配置成與處理器12和讀取器14通信，并監(jiān)視和控制其操作?？刂圃?5進一步被配置 成接收來自讀取器14的測試數(shù)據(jù)并分析該測試數(shù)據(jù)，如將在下文更詳細(xì)地論述。在一個 實施方案中，控制元件15通過例如臺式或膝上型計算機等計算機執(zhí)行，但在其它實施方案 中，可以使用其它類型的裝置來執(zhí)行控制元件15。
[0042] 如由圖2所示，控制元件15包含至少一個常規(guī)處理元件20,例如數(shù)字信號處理器 (DSP)或中央處理單元（CPU)，所述常規(guī)處理元件20通過可以包括至少一條總線的本地接 口 22與控制元件15的其它元件通信并且驅(qū)動所述其它元件?？刂圃?5進一步包含使 得能夠與處理器12通信的處理器接口 24和使得能夠與讀取器14通信的讀取器接口 25。 在一個實施方案中，處理器接口 24接收來自處理器12的狀態(tài)信息并允許控制元件15基于 多種設(shè)置來控制處理器12的操作，如下文所更詳細(xì)地論述。在一個實施方案中，讀取器接 口 25接收來自讀取器14的狀態(tài)信息并允許控制元件15控制讀取器14的操作。此外，讀 取器接口 25接收指示來自樣本的被擴增的DNA的微陣列的圖像形式的來自讀取器14的數(shù) 據(jù)?？刂圃?5進一步包含用戶輸入接口 26(例如，計算機鍵盤和/或鼠標(biāo)）以及用戶輸 出接口 28 (例如，計算機監(jiān)視器和/或打印機）。然而，在其它實施方案中，不同的用戶輸入 接口 26和用戶輸出接口 28是可能的。
[0043] 控制元件15進一步包含控制邏輯31，所述控制邏輯31被配置成控制處理器12和 讀取器14的操作并管理控制元件15內(nèi)的數(shù)據(jù)和其它部件。關(guān)于這一點，在一個實施方案 中，控制邏輯31通過基于ID映射數(shù)據(jù)33和/或由用戶通過用戶輸入接口 26輸入的信息將 盒17映射到針對盒17的一組適當(dāng)?shù)脑O(shè)置32和一組適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)35來管理該組適當(dāng)?shù)念A(yù)定 義設(shè)置32和數(shù)據(jù)35的應(yīng)用。ID映射數(shù)據(jù)33存儲于控制元件15的存儲器30中并且將在 盒17上并且與盒17關(guān)聯(lián)的標(biāo)識符（未顯示）（例如，條形碼）（如通過檢測元件19 (圖1) 所檢測）映射到針對盒17的一組相應(yīng)的預(yù)定義設(shè)置32和一組預(yù)定義數(shù)據(jù)35。每一組預(yù)定 義設(shè)置32均存儲于控制元件15的存儲器30中并且指示待由處理器12執(zhí)行的多種操作， 以進行針對相應(yīng)盒17的arm-PCR。每一組預(yù)定義數(shù)據(jù)35均指示盒的微陣列的一組（例如， 一組或多組）點，所述點將在讀取期間由于來自聚集于點處的目標(biāo)病原物的DNA而發(fā)熒光， 如將在下文更詳細(xì)地論述。將預(yù)定義數(shù)據(jù)35與指示已在讀取期間發(fā)熒光的微陣列的點的 測試數(shù)據(jù)34進行比較以確定樣本中是否存在目標(biāo)病原物。預(yù)定義設(shè)置32可根據(jù)待對樣本 運行的測試類型（例如，設(shè)計測試以在樣本中檢測的目標(biāo)病原物的類型）而變化。例如，一 組預(yù)定義設(shè)置32可指示例如以下信息：將加熱器（圖2中未顯示）施加到盒17以對目標(biāo) 病原物進行arm-PCR的時長、相應(yīng)加熱器的溫度和待由處理器12進行的特定操作的順序， 以有效地操縱盒17,從而對目標(biāo)病原物進行arm-PCR，如下文所更詳細(xì)地論述。
[0044] 在一個實施方案中，預(yù)定義設(shè)置32包括待由處理器12進行的多組操作。在一個示 例性實施方案中，預(yù)定義設(shè)置32包括三組設(shè)置。在這樣的實施方案中，所述三組設(shè)置32被 針對高特異性、高靈敏度和標(biāo)稱結(jié)果調(diào)整。關(guān)于這一點，如果選擇針對高特異性調(diào)整的一組 設(shè)置32,那么處理器12對盒17進行操作的目的在于分離樣本中的特定目標(biāo)病原物或DNA 序列并排除所有其它目標(biāo)病原物或DNA序列。然而，如果選擇針對高靈敏度調(diào)整的一組設(shè) 置，那么處理器12對盒17進行操作的目的在于識別樣本中的寬范圍的目標(biāo)病原物或DNA 序列。此外，如果選擇標(biāo)稱組的設(shè)置，那么處理器12對盒17進行操作的目的在于產(chǎn)生標(biāo)稱 范圍的目標(biāo)病原物或DNA序列。然而，在其它實施方案中，可能有不同數(shù)量和類型的數(shù)組設(shè) 置。
[0045] 在一個實施方案中，數(shù)組預(yù)定義設(shè)置32可用于封閉平臺和開放平臺。關(guān)于 這一點，封閉平臺允許對特定目標(biāo)病原物（例如，食品與藥品管理局（Food and Drug Administration) (FDA)管理的目標(biāo)病原物）進行特異性測試，而開放平臺允許對未管理的 目標(biāo)病原物進行各種多樣的測試。例如，對于封閉平臺，可以由控制邏輯31基于如由ID映 射數(shù)據(jù)33所指示的目標(biāo)病原物自動地選擇一組預(yù)定義設(shè)置32。因此，用戶可以不選擇或以 其它方式控制在封閉平臺上對目標(biāo)病原物進行的測試。然而，對于開放平臺，用戶可以通過 用戶輸入接口 26手動地選擇一組所需的預(yù)定義設(shè)置32以獲得所需結(jié)果。在上文所述的示 例性實施方案中，用戶可以選擇待對盒17進行的三組預(yù)定義設(shè)置32中的一組，其中這三組 被針對高特異性、高靈敏度或標(biāo)稱結(jié)果調(diào)整。然而，在其它實施方案中，不同類型和數(shù)量的 數(shù)組預(yù)定義設(shè)置32可以由用戶在開放平臺上選擇。此外，在一個實施方案中，用戶可以定 義一組待在開放平臺上對盒17進行的定制的設(shè)置。因此，在開放平臺上，用戶可以通過選 擇用于測試中的不同組的設(shè)置32和改變用于測試中的引物來操縱對目標(biāo)病原物進行的測 試，如將在下文更詳細(xì)地論述。
[0046] 在一個上述的實施方案中，盒17的標(biāo)識符被檢測元件19讀取。在其它實施方案 中，用于確定標(biāo)識符的其它技術(shù)是可能的。作為示例，標(biāo)識符可以電子方式存儲于盒17中。 盒17可以被配置成將標(biāo)識符無線地或以其它方式傳送到檢測元件19。作為示例，射頻（RF) 或紅外線通信可用于與標(biāo)識符通信。在其它實施方案中，檢測元件19可以使用其它技術(shù)來 確定盒的標(biāo)識符。
[0047] 控制邏輯31進一步被配置成通過讀取器接口 25接收來自讀取器14的微陣列的 圖像并將所述圖像作為測試數(shù)據(jù)34存儲于控制元件15的存儲器30中。在一個實施方案 中，測試數(shù)據(jù)34包含一個或多個盒17的微陣列的一幅或多幅數(shù)字圖像，但在其它實施方案 中，不同類型的測試數(shù)據(jù)34是可能的。控制邏輯31進一步被配置成比較測試數(shù)據(jù)34與映 射到盒17的預(yù)定義數(shù)據(jù)35,以確定在樣本中是否檢測到特定目標(biāo)病原物。關(guān)于這一點，在 一個實施方案中，測試數(shù)據(jù)34包含微陣列的圖像，其中對應(yīng)于特定目標(biāo)病原物的DNA聚集 于微陣列中的特定點或點組合（未顯示）處。聚集DNA的點或點組合當(dāng)受到來自讀取器 14的激光照射時發(fā)熒光。當(dāng)微陣列被激光器照射時，讀取器14捕獲微陣列的數(shù)字圖像，且 微陣列檢測邏輯36被配置成分析所述圖像以確定由于其上或其中存在DNA而發(fā)熒光的點。 如本文中所更詳細(xì)描述的，每一點由不同材料構(gòu)成，且所述點以預(yù)定義圖案布置。因此，圖 像中發(fā)熒光點的圖案指示所測試的樣品中是否存在目標(biāo)病原物。此外，邏輯36對圖像進行 數(shù)字分析以確定圖像中發(fā)熒光的點并比較所確定的發(fā)熒光圖案與一組針對特定目標(biāo)病原 物的適當(dāng)?shù)念A(yù)定義數(shù)據(jù)35?；谶@樣的比較，邏輯36確定在所測試的樣品中是否存在目標(biāo) 病原物。
[0048] 在分析微陣列圖像時，邏輯36定位并識別圖像內(nèi)的每一點。有多種技術(shù)可用于定 位和識別點。在一個示例性實施方案中，邏輯36識別數(shù)字圖像內(nèi)在本文中稱為"測試區(qū)域" 的區(qū)域。每一測試區(qū)域都是數(shù)字圖像中預(yù)計特定點將基于點在微陣列上的預(yù)定義圖案而被 定位的區(qū)域。作為示例，圖23描繪了顯示示例性點101的微陣列圖像的一部分。在所述圖 像中實際上看不見的參考線102代表了下述的測試區(qū)域103,在其中邏輯36預(yù)計基于測試 區(qū)域103在所述數(shù)字圖像內(nèi)的像素位置會發(fā)現(xiàn)點101。為了確定與測試區(qū)域103相關(guān)的點 101是否在所述圖像中發(fā)熒光，邏輯36計算出測試區(qū)域103內(nèi)所有像素的平均亮度并且將 所述平均亮度與閾值進行比較。如果平均亮度超過閾值，那么邏輯36確定點101在所述圖 像中發(fā)熒光。然而，如果平均亮度不超過閾值，那么邏輯36確定點101在所述圖像中不發(fā) 熒光。
[0049] 如由圖23所示，點101可出于多種原因（包括在微陣列上放點101材料方面的不 完美）而與測試區(qū)域103稍微不對準(zhǔn)。如果測試區(qū)域103的絕大部分不與點101對準(zhǔn)，那 以這樣的不對準(zhǔn)就可能導(dǎo)致假熒光測定。因此，為了改進測試結(jié)果，邏輯36會自動地將點 101的圖像相對于測試區(qū)域103移動，使得較大百分比的點101在測試區(qū)域103內(nèi)。關(guān)于這 一點，在如上文所述評價相關(guān)點101是否發(fā)熒光之前，邏輯36進行對準(zhǔn)算法以重新定位微 陣列圖像內(nèi)的點101。
[0050] 根據(jù)這樣的算法，邏輯36通過比較像素色值來識別點101。關(guān)于這一點，一組具有 基本上類似的色值的鄰接像素一般指示點101在圖像內(nèi)的位置。
[0051] 在識別點101后，邏輯36被配置成測量與點101相關(guān)（例如，最接近圖像內(nèi)的點 101)的測試區(qū)域103的平均亮度。邏輯36然后相對于測試區(qū)域103稍微地重新定位點 1〇1(例如，移動圖像內(nèi)的點101)，如由圖24所示，且再次計算出測試區(qū)域內(nèi)像素的平均亮 度。如果移動造成較大百分比的測試區(qū)域101被點101覆蓋，那么在移動后平均亮度應(yīng)當(dāng) 會增加。邏輯26比較移動前的平均亮度與移動后的平均亮度，并且基于這樣的比較確定點 101是否更加對準(zhǔn)。關(guān)于這一點，如果重新定位后的平均亮度更高，那么邏輯36確定點101 現(xiàn)在與測試區(qū)域101的對準(zhǔn)程度更高。然而，如果重新定位后的平均亮度更小，那么邏輯36 確定點101現(xiàn)在與測試區(qū)域101的對準(zhǔn)程度更低。
[0052] 此外，邏輯36繼續(xù)對點101進行重新定位并測量平均亮度，直到發(fā)現(xiàn)最大平均亮 度。對于這樣的最大亮度來說，點101相對于測試區(qū)域103的位置是導(dǎo)致點101與測試區(qū) 域103之間的最大對準(zhǔn)程度的位置。這樣的位置由邏輯103選擇作為圖像內(nèi)待用于點101 的最終位置。
[0053] 在一個示例性實施方案中，當(dāng)進行重新定位算法時，邏輯36相對于測試區(qū)域103 在加寬的螺旋內(nèi)移動點101。關(guān)于這一點，邏輯36移動點101，使得其中心沿著螺旋104移 動，如由圖23所示。只要測試區(qū)域103的平均亮度對于連續(xù)數(shù)量的點101的位置來說繼續(xù) 增加，那么邏輯36就繼續(xù)對點101進行重新定位。然而，一旦平均亮度對于連續(xù)數(shù)量的點 位置來說降低，那么邏輯36就停止重新定位算法并選擇提供最高平均亮度的位置作為點 在圖像內(nèi)的最終位置。在其它實施方案中，可使用其它技術(shù)和/或移動圖案來發(fā)現(xiàn)點101 與測試區(qū)域103對準(zhǔn)程度最高的位置。在一個示例性實施方案中，邏輯36被配置成對微陣 列圖像的每一點分別地進行相同的重新定位算法，使得每一點被單獨地移動從而使其與其 相應(yīng)的測試區(qū)域更好地對準(zhǔn)。一旦所有相應(yīng)的點均已重新定位，那么圖像就作為測試數(shù)據(jù) 34被存儲于存儲器30中。
[0054] 預(yù)定義數(shù)據(jù)35被存儲于存儲器30中且對于給定盒17來說指示微陣列中對應(yīng)于 特定目標(biāo)病原物的一個或多個點。關(guān)于這一點，當(dāng)樣本中存在來自特定目標(biāo)病原物的DNA 時，預(yù)定義數(shù)據(jù)35指示微陣列中應(yīng)當(dāng)在讀取期間發(fā)熒光的一個或多個點。因此，如果測試 數(shù)據(jù)34指示所述DNA在微陣列中的一個或多個特定點處被檢測到，那么控制邏輯31訪問 映射到盒17的預(yù)定義數(shù)據(jù)35以確定與所述點對應(yīng)的目標(biāo)病原物?？刂七壿?1對微陣列 中的每一點進行比較以針對一種或多種目標(biāo)病原物進行測試?？刂七壿?1通過用戶輸出 接口 28傳送測試數(shù)據(jù)34與預(yù)定義數(shù)據(jù)35之間的比較結(jié)果。在一個實施方案中，控制邏輯 31將測試結(jié)果作為測試結(jié)果數(shù)據(jù)37存儲在存儲器30中，用戶可以通過用戶輸出接口 28訪 問所述數(shù)據(jù)37。例如，對于封閉平臺來說，測試結(jié)果數(shù)據(jù)37可以對針對其運行測試的每一 目標(biāo)病原物指示"是"或"否"，從而指示是否在樣本中檢測到這樣的目標(biāo)病原物，但不同類 型的指示是可能的。然而，對于開放平臺來說，測試結(jié)果數(shù)據(jù)37可以指示每一點的指示該 點的亮度的值，使得用戶可以比較給定目標(biāo)病原物的多組測試結(jié)果數(shù)據(jù)37,以確定用于目 標(biāo)病原物的優(yōu)選解決方案，如下文所更詳細(xì)地論述。
[0055] 應(yīng)當(dāng)注意的是，控制邏輯31和微陣列檢測邏輯36可以在軟件、硬件、固件或其任 一組合中執(zhí)行。在圖2中圖解說明的示例性實施方案中，控制邏輯31和微陣列檢測邏輯36 是在軟件中執(zhí)行的并存儲于控制元件15的存儲器30中。
[0056] 注意，當(dāng)在軟件中執(zhí)行時，控制邏輯31和微陣列檢測邏輯36可以被存儲和運送 在任何計算機可讀介質(zhì)上，以供可以取出并執(zhí)行指令的指令執(zhí)行設(shè)備使用或結(jié)合該設(shè)備使 用。在本文件的背景下，"計算機可讀介質(zhì)"可以為可含有或存儲供指令執(zhí)行設(shè)備使用或結(jié) 合該設(shè)備使用的計算機程序的任何器件。
[0057] 圖3描繪了圖1的處理器12的示例性處理器模塊40。關(guān)于這一點，處理器12包 含一個或多個處理器模塊40。在一個實施方案中，處理器12包含并排位于外殼（未顯示） 內(nèi)的4個處理器模塊40,但在其它實施方案中，可以利用任何數(shù)量的模塊40。每一處理器模 塊40被配置成接納并處理單一盒17 (圖1)，以對盒17內(nèi)的樣本進行arm-PCR技術(shù)。當(dāng)盒 17被定位于處理器模塊40內(nèi)時，處理器模塊40包含容器42,用于接納和容納盒17。當(dāng)盒 17被放置于容器42內(nèi)時，模塊40進一步包含至少一個位于鄰近容器42的檢測元件19,用 于檢測位于盒17的外表面上的標(biāo)識符（未顯不）。在一個實施方案中，檢測兀件19包含條 形碼掃描器且標(biāo)識符包含條形碼，但在其它實施方案中，可以使用其它類型的檢測元件19 和標(biāo)識符。檢測元件19檢測標(biāo)識符并將標(biāo)識符傳送到控制元件15 (圖1)，以允許控制元件 15將標(biāo)識符映射到預(yù)定義設(shè)置32 (圖2)，如上文所陳述。
[0058] -旦確定了預(yù)定義設(shè)置32,控制元件15就與機載控制元件48通信，所述機載控制 元件基于設(shè)置32控制處理器模塊40的操作。關(guān)于這一點，機載控制元件48控制閂鎖電動 機41、凸輪桿電動機43、泵銷電動機44、導(dǎo)螺桿電動機45、加熱器組件46和升降機組件47 的操作。閂鎖電動機41控制閂鎖（未顯示）的操作，如下文所更詳細(xì)地論述。凸輪桿電動 機43耦合到凸輪桿軸50并控制凸輪桿軸50的旋轉(zhuǎn)，如將在下文更詳細(xì)地論述。在一個實 施方案中，凸輪桿電動機43位于模塊40內(nèi)的容器42后面。凸輪桿軸50水平地延伸到容 器42的后開口（未顯示）中且與盒17的凸輪桿（未顯示）嚙合以控制凸輪桿的順時針方 向和逆時針方向的旋轉(zhuǎn)并且操縱移液管（未顯示）在盒17內(nèi)在垂直方向上向上和/或向 下的移動。泵銷電動機44耦合到柱塞52并控制柱塞52的橫向移動，如下文所更詳細(xì)地論 述。泵銷電動機444位于模塊40內(nèi)的容器42后面，且柱塞52通過容器42中的開口（未 顯示）橫向地延伸到所述容器中。柱塞52與盒17的泵銷（或"推桿（未顯示）嚙合并 操作盒17內(nèi)的移液管泵組件（未顯示），使得流體由于柱塞52壓縮泵銷而被抽吸到移液管 中或從所述移液管中逐出。
[0059] 此外，導(dǎo)螺桿電動機45可旋轉(zhuǎn)地耦合到導(dǎo)螺桿軸53并控制導(dǎo)螺桿軸53的順時針 方向和逆時針方向的旋轉(zhuǎn)。在一個實施方案中，導(dǎo)螺桿電動機45位于模塊40內(nèi)的容器42 后面，且導(dǎo)螺桿軸53水平地延伸到容器42中。導(dǎo)螺桿軸53與盒17的導(dǎo)螺桿（未顯示） 哨合以控制移液管在盒17內(nèi)的橫向移動。關(guān)于這一點，在順時針方向上旋轉(zhuǎn)導(dǎo)螺桿軸53 使導(dǎo)螺桿在順時針方向上旋轉(zhuǎn)，使得移液管在盒17內(nèi)在一個方向上橫向地行進，而在逆時 針方向上旋轉(zhuǎn)導(dǎo)螺桿軸53使導(dǎo)螺桿在逆時針方向上旋轉(zhuǎn)，使得移液管在盒17內(nèi)在相反方 向上橫向地行進。對盒17的凸輪桿、泵銷和導(dǎo)螺桿的控制允許模塊40操縱盒17內(nèi)的移液 管，使得移液管從盒17內(nèi)的試劑室（未顯示）或樣品室（未顯示）中取出流體，或?qū)⒘黧w 注射到盒17內(nèi)的試劑室或檢測室（未顯示）中。
[0060] 加熱器組件46包含多個加熱器55。在一個實施方案中，加熱器組件46包含3個 加熱器55,但在其它實施方案中，其它數(shù)量的加熱器55是可能的。在一個實施方案中，力口 熱器組件46位于模塊40內(nèi)的容器42正下方。每一加熱器55位于可調(diào)節(jié)基座56之上，所 述可調(diào)節(jié)基座56可以在垂直方向上移動以調(diào)節(jié)加熱器55的垂直位置，如下文將更詳細(xì)地 描述。在一個實施方案中，當(dāng)模塊40在操作時，將每一加熱器55設(shè)定為特定溫度并且保持 在該溫度。例如，在一個實施方案中，將一個加熱器55設(shè)定為55°C，一個加熱器55設(shè)定為 72°C，并且將一個加熱器55設(shè)定為95°C，但在其它實施方案中不同溫度是可能的。然而，在 其它實施方案中，每一加熱器55的溫度在操作期間的不同時間可以變化。每一加熱器55 均具有凹部（圖3中未顯示），用于接納位于盒17底部中的樣品室。將樣本插入到樣品室 中，并且使加熱器55在不同時間與樣品室嚙合，以在對樣本進行arm-PCR期間，加熱該室。 此外，在一個實施方案中，可抬升一個加熱器55以接觸檢測室底部中的微陣列（未顯不） 以進行雜交和提取。
[0061] 加熱器組件46進一步包含基座電動機57、基板58和軌道59?；?8耦合到每 一可調(diào)節(jié)基座56,并且基板58與軌道59可滑動地嚙合以有助于加熱器55沿著軌道59的 水平移動。在一個實施方案中，電動機57與基板58可旋轉(zhuǎn)地嚙合以有助于基板58的水平 移動（平行于X-方向）。因此，當(dāng)需要對加熱器55的水平位置進行調(diào)節(jié)時，電動機57使基 板58沿著軌道59水平地滑動所需距離。
[0062] 模塊40進一步包含位于加熱器組件46下方的升降機組件47。升降機組件47包 含至少一個凸輪60和至少一個傳感器61。在一個實施方案中，組件47包含兩個凸輪60和 兩個傳感器61，但在其它實施方案中，其它數(shù)量的凸輪60和傳感器61是可能的。此外，凸 輪60被配置成旋轉(zhuǎn)和接觸加熱器基座56,以將加熱器55提升到與盒17的樣品室或檢測室 接觸。在一個實施方案中，每一凸輪60是渦形的，使得當(dāng)凸輪60處于原位置時，凸輪60不 接觸任何加熱器基座56,但當(dāng)凸輪60處于嚙合位置時，凸輪60接觸并提升加熱器基座56。 然而，在其它實施方案中，不同的凸輪形狀是可能的。此外，在一個實施方案中，一個凸輪60 被配置成將加熱器55提升到樣品室，一個凸輪60被配置成將一個加熱器提升到檢測室上 的微陣列。然而，在其它實施方案中，其它配置是可能的。對應(yīng)于每一凸輪60的傳感器61 被配置成檢測凸輪60是否處于原位置并將這樣的檢測結(jié)果傳送到部件40的機載控制元件 48。
[0063] 圖4描繪了圖3的處理器模塊40的后透視圖。如圖4中所示，在一個實施方案 中，凸輪桿電動機43通過皮帶66耦合到滑輪65?；?5圍繞凸輪桿軸50放置并且與其 外表面耦合。凸輪桿電動機43耦合到機載控制元件48,所述機載控制元件48基于預(yù)定義 設(shè)置32控制電動機43的操作，如上文所陳述。當(dāng)電動機43旋轉(zhuǎn)時，皮帶66在電動機的旋 轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)，由此嚙合滑輪65并使凸輪桿軸50在相同方向上旋轉(zhuǎn)。如上文所陳述，凸輪 桿軸50的旋轉(zhuǎn)引起盒的凸輪桿的旋轉(zhuǎn)，所述盒的凸輪桿調(diào)節(jié)移液管在盒17內(nèi)的垂直位置。 在一個實施方案中，凸輪桿軸傳感器67位于凸輪桿軸50和滑輪65后面，并且當(dāng)凸輪桿軸 50延伸經(jīng)過傳感器67時，凸輪桿軸傳感器67檢測到所述凸輪桿軸50。當(dāng)檢測到凸輪桿軸 50時，傳感器67將信號傳送到控制元件48 (圖3)，以檢測盒17的插入并將盒17維持在容 器42內(nèi)用于處理。
[0064] 泵銷電動機44耦合到柱塞52 (圖3)并且控制柱塞52的水平位置。在一個實施 方案中，泵銷電動機44包含線性電動機，但在其它實施方案中，其它類型的電動機44是可 能的。電動機44稱合到機載控制元件48,并且控制元件48控制電動機44的操作以操縱柱 塞52用于在盒17內(nèi)進行arm-PCR，如上文所陳述。
[0065] 導(dǎo)螺桿電動機45耦合到滑輪（圖4中未顯示），所述滑輪圍繞導(dǎo)螺桿軸53的外表 面耦合。在一個實施方案中，導(dǎo)螺桿電動機45通過皮帶68耦合到滑輪。當(dāng)電動機45旋轉(zhuǎn) 時，皮帶68在相同方向上旋轉(zhuǎn)并且嚙合滑輪，使得滑輪和導(dǎo)螺桿軸53在相同方向上在樞軸 上轉(zhuǎn)動（pivot)。導(dǎo)螺桿軸53的旋轉(zhuǎn)使盒17的導(dǎo)螺桿旋轉(zhuǎn)，由此調(diào)節(jié)移液管在盒17內(nèi)的 水平位置并且有助于arm-PCR。模塊40進一步包含位于導(dǎo)螺桿軸53和滑輪后面的導(dǎo)螺桿 軸傳感器69。傳感器69被配置成檢測軸53并向控制元件48通知所述軸的位置以確保軸 53已與盒17適當(dāng)?shù)貒Ш稀?br> [0066] 圖5描繪了圖3的加熱器組件46。加熱器組件46包含加熱器55、基座56、基座電 動機57、基板58和軌道59。在一個實施方案中，加熱器組件46包含3個加熱器55和3個 基座56,但在其它實施方案中，其它數(shù)量的加熱器55和基座56是可能的。每一加熱器55 位于基座56之上，且每一基座56可滑動地稱合到基板58。關(guān)于這一點，每一基座56 f禹合 到基板58,使得基座56可以向上和向下（平行于y-方向）自由地移動。下文更詳細(xì)地論 述的凸輪60 (圖3)接觸基座56且使基座56相對于基板58垂直地（平行于y-方向）滑 動以使加熱器55與盒17的樣品室或檢測室接觸。此外，每一加熱器55均具有位于加熱器 55的頂表面中的凹部70,用于接納盒17的樣品室，如將在下文更詳細(xì)地論述。
[0067] 基板58可滑動地耦合到軌道59,使得可以調(diào)節(jié)基板58的水平位置。電動機57控 制基板58的移動。因此，當(dāng)設(shè)置32要求所需加熱器55與盒17接觸時，電動機57調(diào)節(jié)基 板58的水平位置，使得所需加熱器55在被垂直地抬升時將與盒17接觸。在一個實施方案 中，基板58與軌道59嚙合且具有螺紋通道（未顯示），用于接納水平定向的螺紋桿71。桿 71耦合到電動機57,且電動機57的旋轉(zhuǎn)引起桿71的旋轉(zhuǎn)，由此沿著軌道59調(diào)節(jié)基板58 的水平位置。然而，在其它實施方案中，用于調(diào)節(jié)加熱器55的位置的其它器件是可能的。
[0068] 圖6描繪了圖3的加熱器55的不例性實施方案。在一個實施方案中，加熱器55 包含金屬，但在其它實施方案中，其它材料是可能的。加熱器55具有平坦頂表面73,所述平 坦頂表面73具有向下延伸到表面73中的內(nèi)凹的凹部70。凹部70的尺寸可接納盒17(圖 1)的樣品室，使得所述室配合于凹部70中且所述室的外表面接觸界定凹部70的表面。 [0069] 在一個實施方案中，加熱器55包含至少一個緊靠凹部70放置的磁體（未顯示）。 在一個實施方案中，加熱器55包含可以在需要時被選擇性地激活以磁性地耦合到樣品室 內(nèi)的金屬珠粒（未顯示）的多個電磁體。關(guān)于這一點，機載控制元件48將控制信號發(fā)送到 加熱器55以激活加熱器中的電磁體，由此產(chǎn)生磁性地耦合到室內(nèi)珠粒的磁通量。珠粒結(jié)合 來自樣本的DNA，并且電磁體通過樣品室磁性地耦合珠粒以在所述室內(nèi)以所需定向?qū)χ榱?進行定位。與珠粒磁性地耦合有助于arm-PCR過程中的步驟，例如，流體的添加和/或移除， 不會從該室中無意地移除珠粒。作為示例，電磁體可以與珠粒磁性地耦合以使所述珠粒保 持在樣品室的底部中。所述磁體還提供了珠粒在室內(nèi)的足夠間隔，使得附著到珠粒的所有 DNA都暴露于arm-PCR過程。在其它實施方案中，其它類型的磁體（例如，永久磁體）是可 能的。當(dāng)加熱器50被提升到嚙合位置并接納樣品室時，加熱器55將熱轉(zhuǎn)移到該室，由此進 行arm-PCR過程中的步驟。
[0070] 在一個示例性實施方案中，將靠近凹部70底部的電磁體激活以將珠粒拉向樣品 室的底部。為了攪拌或混合珠粒，將這樣的電磁體去激活，并且將另一電磁體（例如，靠近 凹部70 -側(cè)的電磁體）激活以從室底部移動珠粒。然后顛倒電磁體的激活狀態(tài)以將珠粒 再次拉向樣品室的底部。然而，在其它實施方案中，磁體可以包含永久磁體，所述永久磁體 分別通過抬升和降低磁體而被激活和去激活。
[0071] 加熱器55進一步包含位于加熱器55的一側(cè)上的電接口 75。接口 75接收來自電 源（未顯示）的電力，由此使得加熱器55能夠達到如預(yù)定義設(shè)置32 (圖2)所陳述的所需 溫度。關(guān)于這一點，加熱器55具有內(nèi)部或外部電阻元件（未顯示），當(dāng)向所述電阻元件施加 電流時，其會產(chǎn)生熱。因此，控制元件48可以通過控制借助電接口 75施加到電阻元件的電 信號來控制何時通過加熱器55產(chǎn)生熱。接口 75也與控制元件48通信，且控制元件48通 過處理器接口（圖2)與控制元件15通信并且允許控制邏輯31基于設(shè)置32激活加熱器55 內(nèi)的所需磁體。
[0072] 圖7描繪了圖3的升降機組件47的示例性實施方案。如上文所陳述，在一個實施 方案中，升降機組件47包含至少一個凸輪60和至少一個傳感器61。組件47進一步包含 基座單元77、凸輪60和傳感器61。凸輪60可旋轉(zhuǎn)地耦合到基座單元77。在一個實施方 案中，基座單元77含有至少一個電動機（未顯示），用于控制凸輪60的旋轉(zhuǎn)，且基座單元 77耦合到機載控制元件48。機載控制元件48與控制元件15 (圖1)通信以允許控制邏輯 31 (圖2)基于預(yù)定義設(shè)置32 (圖2)控制凸輪60的旋轉(zhuǎn)。
[0073] 傳感器61也耦合到機載控制元件48,且傳感器61被配置成檢測相應(yīng)的凸輪60是 否處于原位置并將這樣的檢測結(jié)果傳送到控制元件48。在一個實施方案中，傳感器61包含 近程式傳感器，但在其它實施方案中，其它類型的傳感器61是可能的。控制元件48基于檢 測結(jié)果與如適用設(shè)置32中所界定的凸輪60的所需定向的比較來控制凸輪60的旋轉(zhuǎn)。例 如，如果傳感器61檢測到凸輪60處于原位置，但設(shè)置32要求位于凸輪60上方的加熱器55 加熱盒17,那么控制元件48會使電動機旋轉(zhuǎn)，由此使凸輪60旋轉(zhuǎn)到嚙合位置，這使凸輪60 接觸基座56并將加熱器55提升到嚙合位置。
[0074] 在一個實施方案中，當(dāng)盒17在容器42 (圖3)內(nèi)時，將一個凸輪60放置于盒17下 方，使得凸輪60與樣品室垂直地對準(zhǔn)。因此，當(dāng)凸輪60旋轉(zhuǎn)到嚙合位置時，在凸輪60上方 對準(zhǔn)的加熱器55將被提升到樣品室，使得凹部70 (圖6)將接納樣品室。此外，在一個實施 方案中，另一凸輪60位于盒17下方，使得凸輪60與檢測室垂直地對準(zhǔn)，并且當(dāng)凸輪60旋轉(zhuǎn) 到嚙合位置時，在凸輪60上方對準(zhǔn)的加熱器55將接觸微陣列。然而，在其它實施方案中， 凸輪60的其它定向是可能的。
[0075] 圖8描繪了圖3的凸輪桿軸50的示例性實施方案。在一個實施方案中，凸輪桿軸 50包含金屬，但其它材料是可能的。凸輪桿軸50包含具有狹槽81的軸部分80。軸部分80 從滑輪65(圖4)延伸并進入容器42(圖3)中。狹槽81接納位于盒17(圖1)的凸輪桿末 端上的旋鈕（未顯示）。因此，凸輪桿電動機43的旋轉(zhuǎn)引起軸部分80的旋轉(zhuǎn)，由于狹槽81 與凸輪桿的嚙合而由此引起凸輪桿的旋轉(zhuǎn)。凸輪桿的旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)移液管在盒17內(nèi)的垂直位 置，如上文所陳述。雖然圖8的凸輪桿軸50具有狹槽81，但在其它實施方案中，用于與凸輪 桿嚙合的其它器件是可能的。
[0076] 圖9描繪了圖3的柱塞52的不例性實施方案。在一個實施方案中，柱塞52包含 金屬，但其它類型的材料是可能的。柱塞52包含基座部分85和尖端86?；糠?5從泵 銷電動機44 (圖3)延伸，并且尖端86從基座部分85延伸到盒17的泵銷。泵銷電動機44 使柱塞52在水平方向上移動，由此使移液管釋放和逐出盒17內(nèi)的流體，如上文所陳述。雖 然圖9中公開了柱塞52,但在其它實施方案中，用于嚙合泵銷的其它器件是可能的。
[0077] 圖10描繪了圖3的導(dǎo)螺桿軸53的示例性實施方案。在一個實施方案中，導(dǎo)螺桿 軸53包含金屬，但其它材料是可能的。導(dǎo)螺桿軸53包含具有狹槽89的軸部分88。軸部 分88從耦合到導(dǎo)螺桿電動機45 (圖3)的滑輪（圖4中未顯示）延伸并進入容器42 (圖3) 中。狹槽89接納位于盒17(圖1)的凸輪桿末端上的導(dǎo)螺桿（未顯示）。因此，導(dǎo)螺桿電 動機45的旋轉(zhuǎn)引起軸部分88的旋轉(zhuǎn)，由于狹槽89與導(dǎo)螺桿的嚙合而由此引起導(dǎo)螺桿的旋 轉(zhuǎn)。導(dǎo)螺桿的旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)移液管在盒17內(nèi)的水平位置，如上文所陳述。雖然圖10的導(dǎo)螺桿 軸53具有狹槽89,但在其它實施方案中，用于與導(dǎo)螺桿嚙合的其它器件是可能的。
[0078] 圖11描繪了接納盒17的樣品室的加熱器55。盒17位于容器42內(nèi)。如由圖11 所示，升降機組件47與加熱器組件46嚙合。關(guān)于這一點，升降機組件47的凸輪60旋轉(zhuǎn)到 嚙合位置，使得凸輪60接觸加熱器55的基座56。凸輪60與基座56之間的接觸使基座56 相對于基板58升高，使得加熱器55朝向容器42向上提升。
[0079] 加熱器55的凹部70 (圖6)接納從盒17的底部表面延伸的樣品室（未顯示）。加 熱器55將熱和/或磁場轉(zhuǎn)移到樣品室以進行arm-PCR過程中的步驟。凸輪60保持處于嚙 合位置，使得加熱器55接觸盒17,直到控制邏輯32 (圖2)基于預(yù)定義設(shè)置32命令凸輪60 返回到原位置。當(dāng)凸輪60返回到原位置時，凸輪60旋轉(zhuǎn)脫離與基座56的接觸，使得基座 56由于重力或復(fù)位彈簧（未顯示）而返回到相對于基板58降低的位置。
[0080] 圖12描繪了圖1的讀取器14的示例性實施方案。在一個實施方案中，讀取器14 包含位于外殼98內(nèi)的驅(qū)動組件95、飛輪組件96和光學(xué)組件97。驅(qū)動組件95位于飛輪組 件96上方，且驅(qū)動組件95被配置成與飛輪組件96嚙合并控制飛輪組件96的旋轉(zhuǎn)，如將在 下文更詳細(xì)地論述。驅(qū)動組件95包含大滑輪100、小滑輪101和皮帶102。皮帶102圍繞 大滑輪100和小滑輪101緊密配合，使得小滑輪101的旋轉(zhuǎn)由于皮帶102而引起大滑輪100 的旋轉(zhuǎn)。小滑輪101通過從驅(qū)動組件95向下延伸的polyflex軸（圖12中未顯示）耦合到 電動機（未顯示），且所述電動機控制小滑輪102的旋轉(zhuǎn)。大滑輪102通過飛輪軸（圖12 中未顯示）耦合到飛輪組件96。因此，電動機通過驅(qū)動組件95控制飛輪組件96的旋轉(zhuǎn)。
[0081] 飛輪組件96包含飛輪105和位于飛輪105的頂表面之上的多個容器106。在一個 實施方案中，飛輪105是圓形的且具有位于飛輪105之上的4個容器106,但在其它實施方 案中，其它數(shù)量的容器和形狀的飛輪105是可能的。每一容器106的尺寸可接納盒17 (圖 1)。此外，每一容器106面對飛輪105的邊緣，使得可以將試劑盒17插入每一容器106中， 此時這樣的容器朝向讀取器14的前面。飛輪105具有多個開口（圖12中未顯示），用于允 許光學(xué)組件97檢測位于飛輪組件96內(nèi)的每一盒17的微陣列，如將在下文更詳細(xì)地論述。 飛輪組件96被配置成以高速度旋轉(zhuǎn)，從而允許光學(xué)組件97快速地掃描組件96內(nèi)每一盒17 的微陣列。
[0082] 光學(xué)組件97可滑動地安裝到外殼98的飛輪支撐板110。光學(xué)組件97被配置成檢 測位于飛輪組件96內(nèi)每一盒17的微陣列并將指示微陣列的數(shù)據(jù)傳送到本地控制元件109。 控制元件109與控制元件15 (圖1)通信以控制讀取器14的部件的操作。光學(xué)組件97沿 著位于外殼98的支撐板110上的軌道108緩慢地滑動，使得組件97掃描旋轉(zhuǎn)飛輪組件96 內(nèi)每一盒17的整個微陣列，如將在下文更詳細(xì)地論述。
[0083] 圖13描繪了圖12的移除驅(qū)動組件95的讀取器14。如圖13中所示，飛輪組件96 包含飛輪105和位于飛輪105之上的多個容器106。每一容器106接納盒17。飛輪105位 于剛性地安裝到外殼98的飛輪支撐板110之上。飛輪105可旋轉(zhuǎn)地安裝到支撐板110并 且可相對于支撐板110360度旋轉(zhuǎn)。支撐板110具有開口（未顯示），用于允許來自光學(xué)組 件97的光穿過到達盒17的微陣列以允許光學(xué)組件97捕獲由微陣列檢測到的指示目標(biāo)病 原物的數(shù)據(jù)。
[0084] 圖14描繪了圖12的移除驅(qū)動組件95和飛輪組件96的讀取器14。光學(xué)組件97 包含安裝到安裝板116的光學(xué)立方體組件（0CA) 114和激光器115 (圖14中未顯示），如下 文所更詳細(xì)地論述。0CA114包含透鏡117,用于檢測位于飛輪組件96 (圖12)內(nèi)的每一盒 17的微陣列（圖1)。光學(xué)組件97耦合到控制元件109,且光學(xué)組件97被配置成將指示每 一盒17的微陣列的圖像的信號傳送到控制元件15。控制元件15比較每一盒17的圖像與 盒17的預(yù)定義數(shù)據(jù)35以確定是否已在盒17內(nèi)的樣本中檢測到目標(biāo)病原物。
[0085] 讀取器14進一步包含被配置成向讀取器14的部件供應(yīng)電力的電源120。電源120 可以供應(yīng)電力，以用于向讀取器14的例如激光器115、電動機（未顯不）和傳感器（圖14 中未顯示）等電部件供電。
[0086] 圖15描繪了圖12的讀取器14的驅(qū)動組件95的示例性實施方案。如上文所陳 述，驅(qū)動組件95包含大滑輪100、小滑輪101和皮帶102。大滑輪100 -般為圓形，且大滑 輪100與飛輪105 (圖12)垂直地對準(zhǔn)。大滑輪100耦合到飛輪軸（未顯示），且飛輪軸從 大滑輪100的中心向下延伸到飛輪105的中心以使大滑輪100與飛輪105耦合。
[0087] 小滑輪101與電動機（未顯示）垂直地對準(zhǔn)。小滑輪101耦合到polyflex軸123， 且軸123從小滑輪101向下延伸到電動機以使小滑輪101耦合到電動機。小滑輪101通過 耦合機構(gòu)125耦合到軸123。在一個實施方案中，耦合機構(gòu)125包含定位銷、螺桿、螺母和墊 圈，其中螺桿與軸內(nèi)的螺紋通道嚙合以使小滑輪101耦合到軸123。然而，在其它實施方案 中，其它類型的稱合機構(gòu)125是可能的。電動機控制polyflex軸123的旋轉(zhuǎn)，且polyflex 軸123的旋轉(zhuǎn)引起小滑輪101的旋轉(zhuǎn)。皮帶102圍繞大滑輪100和小滑輪101定位，使得 皮帶緊緊地拉伸，且一個滑輪100和101的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致另一滑輪100和101的旋轉(zhuǎn)。因此，電 動機的旋轉(zhuǎn)引起小滑輪101的旋轉(zhuǎn)，并且小滑輪101的旋轉(zhuǎn)通過皮帶102引起大滑輪100 的旋轉(zhuǎn)。大滑輪100的旋轉(zhuǎn)引起飛輪105的旋轉(zhuǎn)。因此，電動機通過驅(qū)動組件95控制飛輪 105的旋轉(zhuǎn)。
[0088] 圖16描繪了圖12的飛輪組件96的示例性實施方案。如上文所陳述，飛輪組件 96包含飛輪105和位于飛輪105的頂表面上的多個容器106。每一容器106的尺寸可以接 納盒17 (圖1)。在一個實施方案中，飛輪組件96包含相互垂直地定位的4個容器106。因 此，讀取器14可以同時讀取4個盒17。此外，在一個實施方案中，多個讀取器14可以相互 耦合以同時讀取多個盒17。例如，12個讀取器14可以連接以同時處理48個盒17。然而， 在其它實施方案中，其它數(shù)量的盒17可以同時被讀取器14讀取。在一個實施方案中，當(dāng)盒 17并不位于每一容器內(nèi)時，每一容器106包含自動平衡器（未顯示），用于在讀取過程期間 維持飛輪的平衡。
[0089] 飛輪軸（未顯示）從飛輪105的中心在容器106的背面之間垂直地延伸以將飛輪 105耦合到大滑輪100,如上文所陳述。飛輪105相對于飛輪支撐板110 (圖13)自由地360 度旋轉(zhuǎn)以允許每一盒17根據(jù)需要朝向讀取器14(圖12)的前面定向。注意，當(dāng)盒17位于 容器106內(nèi)時，每一容器106被定位成使得盒17的微陣列與飛輪105中的開口（圖16中 未顯示）對準(zhǔn)以允許光學(xué)組件97檢測所述微陣列。
[0090] 飛輪105以高速率旋轉(zhuǎn)，例如以高于400rpm的水平旋轉(zhuǎn)。飛輪105和其它相關(guān)零 件在高速度旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)受了增加水平的動能。因此，必須小心地平衡飛輪105中的負(fù)荷。當(dāng) 飛輪105以高速度旋轉(zhuǎn)時，小的質(zhì)量負(fù)荷差異可以導(dǎo)致大的力失衡。失衡的飛輪105可能 會永久性地?fù)p害讀取器14或其它裝置部件，造成對裝置用戶的傷害或造成樣品的污染。一 般地，使飛輪105平衡是通過使用盒17與全部具有相同重量的平衡裝置的組合或通過使用 沒有平衡裝置的各種平衡模式實現(xiàn)的。
[0091] 圖25和26描繪了飛輪容器106的示例性實施方案。在一個實施方案中，容器106 包含外殼200?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖25,外殼200包含具有斜凹部204的第一側(cè)面202。凹部204在 上部側(cè)面208和下部側(cè)面210上具有均勻間隔且尺寸相同的齒206。齒206向內(nèi)突出到斜 凹部204中。
[0092] 圖26圖解說明了外殼200的第二側(cè)面212。第二側(cè)面212具有斜凹部214,所述 凹部在下部側(cè)面218 (未顯示，參見圖16)上具有均勻間隔且尺寸相同的齒216。齒218突 出到斜凹部中（圖16)。第一側(cè)面202和第二側(cè)面212含有同時具有銷釘222和凹槽224 的鎖定突舌220。連接鎖定突舌220牢固地鏈接第一側(cè)面202與第二側(cè)面212。當(dāng)接合時， 第一側(cè)面202和第二側(cè)面212形成接納盒17的容器106。
[0093] 圖27A描繪了用于在高速度旋轉(zhuǎn)期間平衡含有非偶數(shù)個盒17的飛輪105的齒輪 配重塊240。齒輪配重塊240包含具有兩個旋轉(zhuǎn)小齒輪246、250的第一側(cè)面242。齒輪246、 250各自包含具有徑向突出的互鎖齒248、252的盤狀物。每一齒248、252的邊緣是直的且 與旋轉(zhuǎn)軸平行對準(zhǔn)。齒輪246和250具有精確的大小，從而允許將其安裝到外殼200的第 一側(cè)面202上的斜凹部204中（圖25)。此處，齒輪齒248、252與非旋轉(zhuǎn)齒206 (圖16)嚙 合。參考圖27A和27C，配重塊240還包含具有一個含有齒256的旋轉(zhuǎn)小齒輪254的第二 側(cè)面244。齒輪254具有精確的大小，從而配合到外殼202的第二側(cè)面212上的斜凹部214 中。齒256與非旋轉(zhuǎn)齒216 (圖16)嚙合。齒輪246、250和254與非旋轉(zhuǎn)齒206的精確對 準(zhǔn)允許配重塊240沿著成角度斜凹部204和214上下移動。齒輪齒248、252和256與非旋 轉(zhuǎn)齒206的嚙合維持配重塊240處于直立位置并且阻止配重塊240在斜凹部204和214內(nèi) 傾斜、旋轉(zhuǎn)或以其它方式變得不對準(zhǔn)。
[0094] 圖13描繪了含有盒17的飛輪容器106的示例性實施方案。在這一實施方案中， 將盒17插入容器106中。盒27相交于容器106中使盒17的后端265與配重塊240接觸。 盒17移動到所述容器中將力施加到配重塊240上并啟動齒輪246、250和254的旋轉(zhuǎn)。這 一旋轉(zhuǎn)引起齒輪齒248、252和256與非旋轉(zhuǎn)齒206的嚙合和脫離，導(dǎo)致配重塊240沿斜凹 部204、214向上移動。盒17的完全插入將配重塊240存放于容器106的與插入盒的地方 相對的末端。配重塊240現(xiàn)在位于靠近飛輪106的中心并且由于盒17的存在而被阻止沿 著所述容器向下移動（圖13)。因此，即使在飛輪106以高速度旋轉(zhuǎn)期間，配重塊240仍將 維持這一中心位置。另外，飛輪106的平衡中心將保持在裝置的中點處或附近，從而防止旋 轉(zhuǎn)期間的任何力失衡。
[0095] 在另外的實施方案中，從容器106移除了盒17。重力使配重塊240沿著斜凹部 204、214向下移動。這些力引起齒輪246、250和254的旋轉(zhuǎn)以及齒輪齒248、252和256與 非旋轉(zhuǎn)齒206的嚙合和脫離。配重塊240沿著斜凹部204、214向下移動，直到齒輪246、250 和254抵靠在斜凹部204和214的底部邊緣260上。底部邊緣260然后阻止配重塊240的 進一步移動。如上文所述，齒輪齒248、252和256與非旋轉(zhuǎn)齒206的嚙合維持配重塊240 處于直立位置并且阻止配重塊240在斜凹部204和214內(nèi)傾斜、旋轉(zhuǎn)或以其它方式變得不 對準(zhǔn)。在旋轉(zhuǎn)開始后，離心力進一步推動配重塊240遠(yuǎn)離飛輪17的旋轉(zhuǎn)中心。然而，底部 邊緣260阻止配重塊240移離飛輪17。配重塊240靠近容器106的開口放置產(chǎn)生了類似于 插入盒17時所觀察到的重心。因此，無論哪個外殼200中插入了盒，飛輪106均可自動地 平衡。
[0096] 關(guān)于這一點，如果將盒17插入每一外殼200中，那么由外殼200 (包括盒17和配 重塊240 (其全部被推動到接近如上文所述的飛輪105的中心））施加于飛輪105上的力矩 是均勻地分布的，使得飛輪105是平衡的，并且飛輪應(yīng)當(dāng)會平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)，而沒有擺動或其它 擾動。如果從任一外殼200移除盒17,那么用于這一外殼200的配重塊240就從飛輪105 的中心附近自動地移動到遠(yuǎn)離這一中心的位置，直到齒輪246、250和254抵靠斜凹部204、 214的底部邊緣260上，如上文所述。配重塊240的質(zhì)量被選擇成使得由缺少了盒17的所 述外殼200施加于飛輪240上的力矩大體上等于由插入了盒17的另一外殼200施加于飛 輪240上的力矩。也就是說，遠(yuǎn)離飛輪的中心移動配重塊240增加了由配重塊240導(dǎo)致的力 矩，由此適應(yīng)移除的盒17。因此，無論哪個外殼200中實際上插入了盒17,由所有外殼200 施加于飛輪105上的力矩均大體上相等且繞飛輪105均勻地分布，使得飛輪105在旋轉(zhuǎn)期 間保持平衡且不會擺動或經(jīng)歷其它擾動。
[0097] 圖17描繪了圖12的飛輪105。飛輪105具有多個微陣列開口 130,所述微陣列開 口 130垂直地延伸穿過飛輪105。盒17的微陣列可以與每一開口 130對準(zhǔn)以允許位于飛輪 105下方的光學(xué)組件97捕獲由每一盒17的微陣列檢測到的指示目標(biāo)病原物的數(shù)據(jù)。在一 個實施方案中，飛輪105具有對應(yīng)于4個容器106的4個微陣列開口 130 (圖12)，但在其它 實施方案中，任何數(shù)量的容器106和開口 130是可能的。
[0098] 飛輪105還具有用于接納飛輪軸（未顯示）的中心開口 131。飛輪105通過開口 131耦合到飛輪軸，且飛輪軸垂直地延伸以將飛輪105耦合到驅(qū)動組件95 (圖12)的大滑輪 100 (圖12)。飛輪105由驅(qū)動組件95通過軸旋轉(zhuǎn)。
[0099] 圖18描繪了圖17的飛輪105的底部透視圖。在一個實施方案中，飛輪105包含 在飛輪105的底部表面上繞中心開口 131360度延伸的輪緣135。輪緣135指示飛輪105的 定向，使得控制元件109 (圖12)和控制元件15 (圖2)可以了解哪個盒17對應(yīng)于哪個微陣 列數(shù)據(jù)。作為示例，在一個實施方案中，輪緣135具有三個小間隙137和一個大間隙138,但 在其它實施方案中，其它數(shù)量的間隙137是可能的。
[0100] 傳感器（未顯示）耦合到控制元件109并檢測輪緣135中的間隙137和138。在 一個實施方案中，傳感器包含檢測輪緣135的近程式傳感器，但在其它實施方案中，其它類 型的傳感器是可能的。當(dāng)傳感器檢測到輪緣中的間隙137或138時，傳感器將指示間隙137 或138的大小的信號傳送到控制元件109。當(dāng)飛輪105快速地旋轉(zhuǎn)時，傳感器將指示輪緣 135中的間隙137和138的大小的信號反復(fù)地傳送到控制元件109,由此指示每一盒17在 飛輪105上的定向。關(guān)于這一點，控制元件109通過每一盒17與大間隙138的關(guān)系來識別 每一盒17。通過檢測容器106中的盒17的標(biāo)識符的檢測元件（未顯示），或通過用戶經(jīng)由 用戶輸入接口 26 (圖2)手動輸入標(biāo)識符，控制元件109將每一盒17與其相應(yīng)的容器106 關(guān)聯(lián)。例如，在一個實施方案中，大間隙138與特定容器106垂直地對準(zhǔn)?？刂圃?09將 大間隙138與所述容器106中的盒17關(guān)聯(lián)，且控制元件109將所述盒17識別為第一盒17， 并且通過飛輪105上的所有其它盒17依序與第一盒17的距離來識別其它盒17。因此，當(dāng) 控制元件109接收到來自傳感器的指示檢測到大間隙138的信號時，控制元件109將此時 由光學(xué)組件97檢測到的微陣列數(shù)據(jù)與第一盒17關(guān)聯(lián)?？刂圃?09進一步將對應(yīng)于小間 隙137的后續(xù)微陣列數(shù)據(jù)與其相應(yīng)的盒17關(guān)聯(lián)。因此，控制元件109可以基于盒相對于大 間隙138的位置精確地關(guān)聯(lián)微陣列數(shù)據(jù)與適當(dāng)?shù)暮?7。
[0101] 圖19描繪了圖12的光學(xué)組件97的示例性實施方案。光學(xué)組件97包含安裝到安 裝板116的0CA114和激光器115。組件97通過導(dǎo)軌140可滑動地安裝到軌道108 (圖12)。 圖20描繪了盒17(圖1)的示例性微陣列144。微陣列144包含以多行146-149定向的多 個點145。點145預(yù)先形成于微陣列144上，且每一點由不同材料構(gòu)成。如果樣本中存在 特定目標(biāo)病原物，那么所述目標(biāo)病原物的DNA就結(jié)合到某些點145。圖20中所示的示例性 微陣列144包含各自具有4個點145的4行146-149,但在其它實施方案中，不同數(shù)量的行 146-149、點145和點圖案是可能的。光學(xué)組件97沿著軌道108的移動允許光學(xué)組件97檢 測微陣列144的一個維度，而飛輪105 (圖12)的旋轉(zhuǎn)允許光學(xué)組件97檢測微陣列144的 另一維度。關(guān)于這一點，當(dāng)飛輪105旋轉(zhuǎn)時，光學(xué)組件97進行光柵掃描（其中光學(xué)組件97 是靜止的）并利用激光器掃描微陣列144中的一行146的點145。在飛輪105完全旋轉(zhuǎn)至 少一次后，光學(xué)組件97水平地滑動以掃描下一行147的點145。光學(xué)組件97繼續(xù)這一過 程，直到已掃描了每一行146-149的點145。因此，同時旋轉(zhuǎn)飛輪105和沿著軌道108滑動 光學(xué)組件97允許光學(xué)組件97捕獲指示位于飛輪105上的每一盒17的微陣列144的數(shù)據(jù)。
[0102] 再次參考圖19,0CA114包含附接到分束器立方體142的透鏡117,且0CA114被配 置成基于在用激光束照射時哪個點發(fā)熒光來確定哪個DNA已結(jié)合到點，如下文所更詳細(xì)描 述。關(guān)于這一點，激光器115將激光束（未顯示）傳送到0CA114中并且所述激光束行進 到分束器立方體142中。一部分光束被反射且通過透鏡117離開0CA114。在一個實施方 案中，將鏡子（未顯不）放置于分束器立方體142內(nèi)且使激光束改變方向離開透鏡117,但 在立方體142內(nèi)反射光束的其它方法是可能的。激光束被傳送到盒17上的微陣列144并 且使附著到微陣列144的點145的被擴增的DNA發(fā)熒光。熒光點145對應(yīng)于設(shè)計arm-PCR 過程以進行檢測的目標(biāo)病原物。關(guān)于這一點，arm-PCR過程擴增對應(yīng)于特定目標(biāo)病原物的 DNA。特定目標(biāo)病原物的被擴增的DNA附著到微陣列144中的特定點145,并且當(dāng)使其暴露 于激光束時，點145發(fā)熒光。熒光點145是由光檢測元件143通過透鏡117檢測的。在一 個實施方案中，光檢測元件143包含光電倍增管（PMT)，但在其它實施方案中，不同類型的 光檢測元件143是可能的。例如，在一個實施方案中，可以使用高靈敏度照相機來捕獲讀取 器14內(nèi)的每一盒17上的微陣列的圖像。
[0103] 當(dāng)光學(xué)組件97沿著軌道108移動時，對微陣列145中的每一點145的熒光進行了 檢測。如果光檢測元件143檢測到熒光點145,那么控制邏輯32 (圖2)就對測試數(shù)據(jù)34 (圖 2)中的所述點145進行標(biāo)記?？刂七壿?2為微陣列144中的每一點145進行這一標(biāo)記， 使得測試數(shù)據(jù)34中對應(yīng)于被檢測的目標(biāo)病原物的所有熒光點145均被標(biāo)記?？刂七壿?2 比較指示熒光點145的測試數(shù)據(jù)34與預(yù)定義數(shù)據(jù)35 (圖2)并且通過用戶輸出接口 28 (圖 2)將這一比較的結(jié)果傳送給用戶，如上文所陳述。因此，用戶可以基于測試數(shù)據(jù)34與預(yù)定 義數(shù)據(jù)35的比較對樣本做出診斷。
[0104] 圖21描繪了圖19的0CA114的分解圖。0CA114包含分束器立方體142、透鏡117、 輸入構(gòu)件150和光檢測構(gòu)件151。輸入構(gòu)件150位于0CA114的一側(cè)上并且朝向激光器 115 (圖19)定向。輸入構(gòu)件150接收來自激光器115的激光束并且允許所述光束進入分束 器立方體142中。分束器152位于立方體142內(nèi)，且分束器152被配置成使一部分激光束 朝向透鏡117改變方向。透鏡117位于0CA114的頂部上，且透鏡117將從分束器152接收 的所述部分激光束聚集到微陣列144(圖20)上以使微陣列144中附著了被擴增的DNA的 點145發(fā)熒光。來自點145的熒光行進回到透鏡117中，穿過立方體142并且通過光檢測 構(gòu)件151離開0CA114。
[0105] 光檢測構(gòu)件151位于0CA114的底部上且通過套筒155耦合到光檢測元件143(圖 19)。光檢測構(gòu)件151允許來自微陣列144的熒光傳到光檢測元件143以供傳送到控制元 件109。0CA114進一步包含光束收集構(gòu)件156。光束收集構(gòu)件156被配置成接收未被反射 通過透鏡117的一部分激光束并收集所述激光束。0CA114使來自激光器115的激光束改變 方向并捕獲來自微陣列144中由于暴露于所述激光束而發(fā)熒光的點145的熒光。指示哪些 點發(fā)熒光的數(shù)據(jù)被傳送到控制元件15以供與預(yù)定義數(shù)據(jù)35進行比較。
[0106] 圖22描繪了開放平臺目標(biāo)解決方案系統(tǒng)170的示例性實施方案。系統(tǒng)170包含至 少一個通過網(wǎng)絡(luò)176耦合到服務(wù)器175的通信設(shè)備172。在一個實施方案中，服務(wù)器175主 存（host)至少一個網(wǎng)頁180并且包含引物選擇邏輯182、引物數(shù)據(jù)183、目標(biāo)測試邏輯185 和目標(biāo)解決方案數(shù)據(jù)186。用戶（例如，目標(biāo)解決方案開發(fā)人員）可以利用通信設(shè)備172來 訪問網(wǎng)頁180以確定用于檢測特定目標(biāo)病原物的引物。關(guān)于這一點，用戶需要使用用于進 行PCR擴增的開放平臺系統(tǒng)來檢測未管理的目標(biāo)病原物。通信設(shè)備172通過網(wǎng)絡(luò)176 (例 如，因特網(wǎng)）與服務(wù)器175通信，以確定用于給定目標(biāo)病原物的適當(dāng)引物。在一個實施方案 中，用戶將目標(biāo)病原物的基因序列輸入到網(wǎng)頁180中?；谒斎氲幕蛐蛄校镞x擇邏 輯182訪問引物數(shù)據(jù)183并且識別用于檢測目標(biāo)病原物的至少一組引物。關(guān)于這一點，弓丨 物數(shù)據(jù)183將各種引物與特定基因序列相關(guān)聯(lián)。引物選擇邏輯182通過網(wǎng)頁180將所建議 的引物顯示給用戶。
[0107] 基于來自服務(wù)器175的所建議的引物，用戶可以將所述引物插入到盒17(圖1) 中并且通過從預(yù)定義設(shè)置32(圖2)中選擇一組設(shè)置（例如，高特異性設(shè)置、高靈敏度設(shè)置 或標(biāo)稱設(shè)置）來對樣本進行開放平臺測試，如上文所陳述。用戶可以使用由引物選擇邏輯 182建議的多種引物組合和多種不同組的設(shè)置32對樣本進行所需次數(shù)的測試，直到識別出 成功的測試。關(guān)于這一點，引物和設(shè)置32的不同組合可以在檢測目標(biāo)病原物中產(chǎn)生具有不 同可靠性程度的結(jié)果。一旦用戶確定了用于檢測目標(biāo)病原物的引物和設(shè)置的可靠組合的測 試，用戶就識別出了用于該目標(biāo)病原物的解決方案（例如，"目標(biāo)解決方案"）。
[0108] 在確定了目標(biāo)解決方案后，用戶可以再次通過網(wǎng)頁180訪問服務(wù)器175以將其目 標(biāo)解決方案提交給服務(wù)器175。關(guān)于這一點，用戶可以將其用于目標(biāo)病原物的引物與設(shè)置的 組合作為用于檢測目標(biāo)病原物的解決方案呈現(xiàn)給服務(wù)器175,并且用戶可以將其組合提供 給對獲得用于目標(biāo)病原物的解決方案感興趣的第三方用戶。為此，用戶通過網(wǎng)頁180訪問 服務(wù)器175,并且用戶指出其已確定了用于目標(biāo)病原物的解決方案。用戶然后手動地輸入用 于目標(biāo)解決方案的目標(biāo)病原物、引物和識別來自預(yù)定義設(shè)置32中的那組設(shè)置的輸入。在一 個實施方案中，服務(wù)器管理員可以通過進行由目標(biāo)解決方案界定的測試來驗證目標(biāo)解決方 案以確保目標(biāo)解決方案是有效的。然而，在其它實施方案中，用于確認(rèn)目標(biāo)解決方案的其它 方法是可能的。
[0109] 目標(biāo)測試邏輯185向用戶提供了將目標(biāo)解決方案存儲在目標(biāo)解決方案數(shù)據(jù)186中 的機會。目標(biāo)解決方案數(shù)據(jù)186指示了用于各種目標(biāo)病原物的引物和設(shè)置32。因此，如果 用戶選擇將目標(biāo)解決方案存儲于目標(biāo)解決方案數(shù)據(jù)186中，那么第三方用戶就可以獲得所 述目標(biāo)解決方案。在一個實施方案中，用戶可以向第三方用戶提供待售的目標(biāo)解決方案。關(guān) 于這一點，一旦將目標(biāo)解決方案存儲于目標(biāo)解決方案數(shù)據(jù)186中，那么第三方用戶（例如， "終端用戶"）就可以通過另一通信設(shè)備172訪問服務(wù)器175。終端用戶然后可以通過網(wǎng)頁 180瀏覽目標(biāo)解決方案數(shù)據(jù)186以識別出用于其需要檢測的目標(biāo)病原物的目標(biāo)解決方案。 [0110] 在識別出所需目標(biāo)解決方案后，終端用戶然后可以從服務(wù)器175購買或以其它方 式獲得目標(biāo)解決方案。關(guān)于這一點，在一個實施方案中，終端用戶可以通過網(wǎng)頁180提供其 希望購買用于給定目標(biāo)病原物的特定目標(biāo)解決方案的表示。服務(wù)器管理員或開發(fā)目標(biāo)解決 方案的用戶然后可以將被配置成進行目標(biāo)解決方案的一個或多個盒17運送到終端用戶。 例如，所述盒17可以裝有用于檢測目標(biāo)解決方案的適當(dāng)引物且在每一盒17上可以具有標(biāo) 識符（例如，條形碼），并且服務(wù)器管理員可以刷新ID映射數(shù)據(jù)33以將所述標(biāo)識符映射到 用于所需目標(biāo)解決方案的一組適當(dāng)?shù)念A(yù)定義設(shè)置32和預(yù)定義數(shù)據(jù)35。因此，終端用戶接收 被配置用于檢測目標(biāo)解決方案的一個或多個盒17,而無需了解在所述目標(biāo)解決方案中使用 了哪些特異性引物和哪組設(shè)置32。關(guān)于這一點，系統(tǒng)10可以提供目標(biāo)病原物是否在所測試 的樣本中的指示，而無需終端用戶了解測試細(xì)節(jié)。在其它實施方案中，如果需要，可以將有 關(guān)目標(biāo)解決方案的信息（例如，所述引物和組的設(shè)置32)直接提供給終端用戶。
[0111] 圖28描繪了盒17的示例性實施方案。參考圖28,盒具有可操作地連接到可旋轉(zhuǎn) 凸輪桿216的移液管220,使得桿216的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致移液管220在垂直方向上向上和/或向下 的相應(yīng)移動。移液管架228支撐盒移液管220并引導(dǎo)其上下移動，移液管架228由盒17支 撐并且可滑動地位于其內(nèi)。位于盒17內(nèi)的導(dǎo)螺桿224可操作地連接到移液管架228,使得 導(dǎo)螺桿224的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生移液管架228的相應(yīng)橫向移動，由此形成了用于在擴增/檢測過程 的每一階段將移液管220定位于適當(dāng)流體孔249上方的方式。
[0112] 盒17的基座204包含至少一個樣品室242和至少一個用于容納試劑（未顯示）的 試劑室249。試劑室249可以具有相同、類似或不同的大小、形狀和深度并且可以布置于盒 17的基座204中的多個位置。所需試劑（未顯示）被放置于適當(dāng)?shù)脑噭┦?49內(nèi)，使得當(dāng) 所述過程在盒17內(nèi)進行時，盒移液管220可以收集進行提取和兩步式雙引物組擴增所需的 試劑。試劑室249可以預(yù)先加載，并優(yōu)選在裝運前用包含以下材料的密封材料密封：所述材 料將在裝運和儲存期間保持就位，但容易被盒移液管向下移動的力穿孔，以打開試劑室249 以允許使用盒移液管220取回內(nèi)容物。一種單獨地或作為整體的適于密封試劑室的此類材 料是薄鋁箔片（未顯示）。在本公開的各個方面，在試劑室中有將分別裝靶特異性引物和共 同的非靶標(biāo)特異性引物的兩個試劑室。將這些引物用于第一和第二擴增反應(yīng)，第一擴增具 有靶特異性以提供代表可在樣品內(nèi)發(fā)現(xiàn)的多種靶標(biāo)的DNA和/或RNA的擴增子，且第二擴 增被共同引物引發(fā)以允許對第一擴增的擴增子的半定量非特異性擴增。在所述兩步式過程 中，被靶特異性引物引發(fā)的第一擴增提供了特異性，而被共同引物引發(fā)的第二擴增增加了 靈敏度。
[0113] 還在盒17的基座204中提供了含有微陣列244的檢測室248,用于檢測在兩步式 ARM-PCR方案中擴增的DNA。微陣列為所屬領(lǐng)域內(nèi)已知且用于制備靶特異性微陣列的方法 為所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知。
[0114] 盒頂部中的填充口 214允許用戶將移液管（未顯示）從盒外部的環(huán)境插入到樣品 室242中。透明塑料窗口（未顯示）可以形成于盒17中這樣的位置：當(dāng)將移液管插入到盒 17中以存放待分析的樣品（未顯示）時，所述窗口允許用戶看見用戶的移液管尖端（未顯 示）。在一個實施方案中，透明觀察窗口被構(gòu)造成耐受盒的溫度極值。或者，盒17的整個殼 體可以由透明或半透明塑料形成，從而允許用戶看見盒17的內(nèi)部運作情況。
[0115] 在一個實施方案中，位于盒頂部上的填充口蓋212將為一次性操作蓋，意味著一 旦蓋在樣品插入后被密封，就不能將它重新打開，由此維持密封的完整性并保持系統(tǒng)封閉。 在另一實施方案中，可以利用滑動門210,使得一旦將樣品（未顯示）引入盒17中，滑動門 210就可以滑動并鎖定就位。填充口蓋212將填充口 214密封。在一個實施方案中，填充 口 214具有0. 3英寸的最小內(nèi)徑以允許將20 μ 1移液管插入穿過填充口 214并插入樣品室 242中。在本公開的其它實施方案中，填充口 214可以為其它大小。
[0116] 盒移液管220以垂直的上下方式的移動是通過凸輪桿216提供的，所述凸輪桿216 借助于固定不動地耦合到凸輪桿216的機械接口 218連接到處理器模塊40,從而允許盒移 液管220的移動受到處理器模塊40控制。在一個實施方案中，機械接口 18是旋鈕，然而， 在其它實施方案中可以使用其它機械接口。
[0117] 盒移液管220由移液管架228支撐并保持就位。移液管架228可滑動地沿著盒17 的長度被接納。移液管架228可以沿著盒17的同一橫向平面由可以模制到盒17的側(cè)面中 的第一和第二導(dǎo)軌（未顯示）保持。所述導(dǎo)軌可以彼此平行地垂直放置和水平地位于盒17 的末端之間。移液管架228可操作地連接到導(dǎo)螺桿224。導(dǎo)螺桿224借助于導(dǎo)螺桿224與 移液管架228之間的陽-陰螺紋對以螺紋方式接納到移液管架228中。機械接口 240固定 不動地連接到導(dǎo)螺桿224,從而允許進行順時針方向和逆時針方向的旋轉(zhuǎn)。機械接口 240的 旋轉(zhuǎn)使導(dǎo)螺桿224旋轉(zhuǎn)，移液管架228遵循導(dǎo)螺桿224的螺紋并且沿著盒17的長度沿著導(dǎo) 螺桿224橫向地移動。逆轉(zhuǎn)導(dǎo)螺桿224的旋轉(zhuǎn)方向引起移液管架228的移動的相應(yīng)逆轉(zhuǎn)。 通過控制導(dǎo)螺桿228的旋轉(zhuǎn)次數(shù)和旋轉(zhuǎn)方向，移液管可以精確地定位于位于基座204中的 任一試劑室249或樣品室242上方。在一個實施方案中，機械接口 240是旋鈕，然而，在其 它實施方案中，可以使用其它類型的機械接口。
[0118] 應(yīng)當(dāng)強調(diào)的是，圖28和29的盒17是示例性的，且在其它實施方案中，可以使用其 它類型的盒。
【權(quán)利要求】
1. 一種系統(tǒng)，其包含： 自含式盒，其裝有核酸樣品且具有可移動移液管；和 處理器，其被配置成接納和操縱用于對所述核酸樣品進行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR)的所 述盒，所述處理器被配置成移動所述移液管并在所述PCR期間加熱所述核酸樣品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述盒包含連接到所述移液管的凸輪桿，其中所 述處理器具有與所述凸輪桿嚙合的凸輪桿軸，其中所述凸輪桿軸的旋轉(zhuǎn)使所述凸輪桿旋 轉(zhuǎn)，從而使所述移液管移動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述處理器使所述盒將核酸存放于所述盒內(nèi)的微 陣列上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述盒與標(biāo)識符關(guān)聯(lián)，其中所述處理器包含用于 存儲預(yù)定義設(shè)置組的存儲器，其中所述處理器被配置成確定所述標(biāo)識符并將所述標(biāo)識符映 射到所述預(yù)定義設(shè)置組中的一組，且其中所述處理器被配置成基于所述一組預(yù)定義設(shè)置來 控制所述PCR。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述標(biāo)識符顯示于所述盒上，且其中所述處理器 包含被配置成讀取所述標(biāo)識符的檢測元件。
6. -種方法，其包括： 將自含式盒接納于處理器中，所述盒裝有核酸樣品； 通過所述處理器對所述核酸進行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR); 通過所述處理器移動所述盒內(nèi)的移液管；和 在所述PCR期間通過所述處理器加熱所述核酸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其進一步包括： 使所述盒的凸輪桿與所述處理器的凸輪桿軸嚙合，所述凸輪桿連接到所述移液管；和 通過所述凸輪桿軸旋轉(zhuǎn)所述凸輪桿，由此使所述移液管移動。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其進一步包括使所述盒將核酸存放于所述盒的微陣列 上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中將所述盒與標(biāo)識符關(guān)聯(lián)，且其中所述方法進一步 包括： 在所述處理器的存儲器中存儲預(yù)定義設(shè)置組； 確定所述標(biāo)識符；和 將所述標(biāo)識符映射到所述預(yù)定義設(shè)置組中的一組，其中所述進行所述PCR是基于所述 一組預(yù)定義設(shè)置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其進一步包括從所述盒讀取所述標(biāo)識符。
【文檔編號】C12M1/40GK104145014SQ201280063646
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月11日
【發(fā)明者】杰夫·伯特蘭, 韓健 申請人:愛庫倍特公司