本申請要求2014年3月14日提交的美國臨時專利申請第61/953,316號的優(yōu)先權。

技術領域

本發(fā)明傳授內容涉及用于獲得適用于身份識別和法醫(yī)科學的生物計量數(shù)據(jù)和核酸的設計和方法。

引言

法醫(yī)證據(jù)和生物計量數(shù)據(jù)通常一起用以識別犯罪活動的犯罪者以及用于識別失蹤人員、巨大災害的受害者、親子鑒定以及用以為無辜者開脫罪名。同時收集個體的生物計量數(shù)據(jù)(例如指紋、光圈或視網(wǎng)膜掃描、圖像或照片)與生物樣品(例如法醫(yī)證據(jù)，包括但不限于血液、組織、毛發(fā)、體液或口腔樣品)的能力可以提供用于加速個體的識別、訪問控制和篩選的系統(tǒng)。此外，維持相關數(shù)據(jù)點的識別和使數(shù)據(jù)與相應生物樣品相關聯(lián)可能是復雜的并且容易發(fā)生會損害保管鏈的誤差。因此，仍需要在一個收集步驟或工作流程中準確收集、正確關聯(lián)和處理來自單一個體的生物計量數(shù)據(jù)和生物樣品。

技術實現(xiàn)要素：

在第一方面，提供了一種用于從個體收集含有核酸的生物樣品的裝置，其包括具有至少第一表面區(qū)域的基底襯底組件，其中所述至少第一表面區(qū)域對于能夠使所述個體的附件的至少一個脊和谷特征標志成像的能量波是透明或半透明的；經(jīng)配置以從所述附件收集所述生物樣品；并且由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成。在一些實施例中，所述基底襯底組件可以是聚合膜或玻璃。在各種實施例中，所述襯底組件的所有表面區(qū)域對于所述能量波都可以是透明或半透明的。在各種實施例中，所述基底襯底組件的所有表面區(qū)域都可以經(jīng)配置以與所述核酸擴增反應條件相容。在各種實施例中，所述至少第一表面區(qū)域可以是親水性的。在一些實施例中，所述基底襯底組件進一步包括包圍所述至少第一表面區(qū)域的第二表面區(qū)域，其中所述第二表面區(qū)域是疏水性的。

所述裝置可以進一步包括用以支撐所述襯底組件的框架組件。在一些實施例中，所述框架組件可以由選自以下的材料形成：聚合物、金屬、金屬合金、玻璃、硅材料或其組合。

所述裝置可以進一步包括掩模組件，其中所述掩模組件經(jīng)配置以：連接到所述基底襯底組件；包圍所述基底襯底組件的所述至少第一表面區(qū)域；并且由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成。在一些實施例中，所述掩模組件可以允許添加核酸擴增試劑到所述基底襯底組件的所述至少第一表面區(qū)域。在各種實施例中，在收集了來自所述個體的所述附件的所述生物樣品之后，所述掩模組件可以放在包圍所述基底襯底組件的所述至少第一表面區(qū)域的位置。在一些實施例中，所述掩模組件可以通過鉸鏈連接而連接到所述基底襯底組件。在其它實施例中，所述掩模組件可以通過粘合而連接到所述基底襯底組件。在各種實施例中，所述掩模組件可以由聚合材料制成。

所述裝置可以進一步包括覆蓋組件。在一些實施例中，所述覆蓋組件可以包括與核酸擴增反應的反應條件相容的材料。

在各種實施例中，所述基底襯底組件可以經(jīng)選自以下的化學官能團化學改性：氨基、氯甲基、羥基、羧基和季氨基。在一些實施例中，改性所述基底襯底組件的所述化學官能團可以包括選自以下的連接基團：氨基官能化連接基團、巰基連接基團、同型雙官能連接基團和異型雙官能連接基團。在一些實施例中，所述基底襯底組件可以經(jīng)化學改性以共價或非共價連接試劑，所述試劑包括但不限于酶、結合伴侶、表面活性劑、陰離子聚合物或兩性離子物質。在一些實施例中，所述基底襯底組件可以經(jīng)配置以允許所述至少一種核酸從所述生物樣品釋放。所述基底襯底組件可以與核酸測序反應條件相容。

所述裝置可以進一步具有基底襯底組件，所述基底襯底組件并有用以使所述個體的所述生物樣品與所述個體的所述至少一個脊和谷特征標志相關聯(lián)的識別符，其中所述識別符是字母數(shù)字的、圖解的、磁性的或電磁性的。在其它實施例中，當存在所述掩模組件時，所述掩模組件可以進一步包括用以使所述個體的所述生物樣品與所述個體的所述至少一個脊和谷特征標志相關聯(lián)的識別符，其中所述識別符是字母數(shù)字的、圖解的、磁性的或電磁性的。在一些實施例中，所述識別符可以是條形碼。

所述裝置可以進一步經(jīng)配置以用于對所述生物樣品存檔或用于將所述樣品裝運到另一位置用于測試。

在另一方面，提供了一種用于收集個體的包含核酸的生物樣品和至少一個脊和谷特征標志的系統(tǒng)，其包括：包含掃描表面的至少第一成像組件，所述掃描表面經(jīng)配置以允許能量波穿透所述掃描表面，其中所述能量波經(jīng)配置以使所述個體的附件的所述至少一個脊和谷特征標志成像；并且提供了一種用于從個體收集含有核酸的生物樣品的裝置，其包括具有至少第一表面區(qū)域的基底襯底組件，其中所述至少第一表面區(qū)域對于能夠使所述個體的附件的至少一個脊和谷特征標志成像的能量波是透明或半透明的；經(jīng)配置以從所述附件收集所述生物樣品；并且由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成。在一些實施例中，所述基底襯底組件可以是聚合膜或玻璃。在一些實施例中，所述系統(tǒng)經(jīng)配置以通過在使所述附件安置在所述基底襯底組件的至少第一表面區(qū)域上的同時使所述附件穿過所述掃描表面和所述裝置的基底襯底組件成像來收集至少一個脊和谷特征標志。在一些實施例中，所述系統(tǒng)的所述裝置的所述基底襯底組件可以是聚合膜或玻璃。在各種實施例中，所述襯底組件的所有表面區(qū)域對于所述能量波都可以是透明或半透明的。在各種實施例中，所述基底襯底組件的所有表面區(qū)域都可以經(jīng)配置以與所述核酸擴增反應條件相容。在各種實施例中，所述至少第一表面區(qū)域可以是親水性的。在一些實施例中，所述基底襯底組件進一步包括包圍所述至少第一表面區(qū)域的第二表面區(qū)域，其中所述第二表面區(qū)域是疏水性的。

所述系統(tǒng)的所述裝置可以進一步包括用以支撐所述襯底組件的框架組件。在一些實施例中，所述框架組件可以由選自以下的材料形成：聚合物、金屬、金屬合金、玻璃、硅材料或其組合。

所述系統(tǒng)的所述裝置可以進一步包括掩模組件，其中所述掩模組件經(jīng)配置以：連接到所述基底襯底組件；包圍所述基底襯底組件的所述至少第一表面區(qū)域；并且由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成。在一些實施例中，所述掩模組件可以允許添加核酸擴增試劑到所述基底襯底組件的所述至少第一表面區(qū)域。在各種實施例中，在收集了來自所述個體的所述附件的所述生物樣品之后，所述掩模組件可以放在包圍所述基底襯底組件的所述至少第一表面區(qū)域的位置。在一些實施例中，所述掩模組件可以通過鉸鏈連接而連接到所述基底襯底組件。在其它實施例中，所述掩模組件可以通過粘合而連接到所述基底襯底組件。在各種實施例中，所述掩模組件可以由聚合材料制成。

所述系統(tǒng)的所述裝置可以進一步包括覆蓋組件。在一些實施例中，所述覆蓋組件可以包括與核酸擴增反應的反應條件相容的材料。

在各種實施例中，所述系統(tǒng)的所述裝置的所述基底襯底組件可以經(jīng)選自以下的化學官能團化學改性：氨基、氯甲基、羥基、羧基和季氨基。在一些實施例中，改性所述基底襯底組件的所述化學官能團可以包括選自以下的連接基團：氨基官能化連接基團、巰基連接基團、同型雙官能連接基團和異型雙官能連接基團。在一些實施例中，所述基底襯底組件可以經(jīng)化學改性以共價或非共價連接試劑，所述試劑包括但不限于酶、結合伴侶、表面活性劑、陰離子聚合物或兩性離子物質。在一些實施例中，所述基底襯底組件可以經(jīng)配置以允許所述至少一種核酸從所述生物樣品釋放。所述基底襯底組件可以與核酸測序反應條件相容。

所述系統(tǒng)的所述裝置可以進一步具有基底襯底組件，所述基底襯底組件并有用以使所述個體的所述生物樣品與所述個體的所述至少一個脊和谷特征標志相關聯(lián)的識別符，其中所述識別符是字母數(shù)字的、圖解的、磁性的或電磁性的。在其它實施例中，當存在所述掩模組件時，所述掩模組件可以進一步包括用以使所述個體的所述生物樣品與所述個體的所述至少一個脊和谷特征標志相關聯(lián)的識別符，其中所述識別符是字母數(shù)字的、圖解的、磁性的或電磁性的。在一些實施例中，所述識別符可以是條形碼。

所述系統(tǒng)的所述裝置可以進一步經(jīng)配置以用于對所述生物樣品存檔或用于將所述樣品裝運到另一位置用于測試。

在一些實施例中，所述掃描表面可以由選自以下的材料形成：塑料、聚烯烴、聚苯乙烯、金屬、金屬合金、玻璃、硅或其組合。在一些實施例中，所述掃描表面的所述材料可以是透明或半透明的。在各種實施例中，所述系統(tǒng)可以經(jīng)配置以同時收集所述生物樣品和所述至少一個脊和谷特征標志。

所述系統(tǒng)可以進一步包括經(jīng)配置以將所述個體的所述脊和谷特征標志傳輸?shù)街辽僖粋€包含脊和谷特征標志的數(shù)據(jù)庫的處理器，所述數(shù)據(jù)庫選自由以下組成的群組：法醫(yī)、犯罪、身份、兒童身份、失蹤人員、移民、機動車輛管理部門、恐怖分子、親子鑒定、被捕者、罪犯數(shù)據(jù)庫、訪問控制和其任何組合。

所述系統(tǒng)可以進一步包括核酸擴增反應組件，其中所述反應組件可以經(jīng)配置以使在所述基底襯底組件上含有所述生物樣品的所述裝置經(jīng)歷核酸擴增反應。在一些實施例中，所述反應組件可以經(jīng)配置以使所述裝置經(jīng)歷熱循環(huán)條件。在各種實施例中，所述裝置上的所述核酸擴增反應可以經(jīng)密封溶液密封。在一些實施例中，所述核酸擴增反應可以是INDEL、SNP或STR分析的一部分。在一些實施例中，所述反應組件可以進一步經(jīng)配置以同時使多于一個裝置經(jīng)歷核酸擴增反應。在各種實施例中，所述反應組件可以進一步經(jīng)配置以使所述裝置經(jīng)歷核酸測序反應。

所述系統(tǒng)可以進一步包括檢測組件，其中所述檢測組件可以經(jīng)配置以檢測所述核酸擴增的至少一種產(chǎn)物，因此識別所述至少一種核酸擴增產(chǎn)物的相應序列。在一些實施例中，對所述至少一種核酸擴增產(chǎn)物序列的識別可以提供對所述個體的核酸序列識別。

所述系統(tǒng)可以進一步包括經(jīng)配置以將所述個體的所述核酸序列身份傳輸?shù)街辽僖粋€包含核酸序列身份的數(shù)據(jù)庫的處理器，所述數(shù)據(jù)庫選自由以下組成的群組：法醫(yī)、犯罪、身份、兒童身份、失蹤人員、移民、機動車輛管理部門、恐怖分子、親子鑒定、被捕者、罪犯數(shù)據(jù)庫、訪問控制和其任何組合。

在又一方面，提供了一種試劑盒，其包括用于從個體收集含有核酸的生物樣品的裝置，所述裝置包括具有至少第一表面區(qū)域的基底襯底組件，其中所述至少第一表面區(qū)域對于能夠使所述個體的附件的至少一個脊和谷特征標志成像的能量波是透明或半透明的；經(jīng)配置以從所述附件收集所述生物樣品；并且由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成，和任選地其使用說明書。

在一些實施例中，所述試劑盒的所述裝置的所述基底襯底組件可以是聚合膜或玻璃。在各種實施例中，所述襯底組件的所有表面區(qū)域對于所述能量波都可以是透明或半透明的。在各種實施例中，所述基底襯底組件的所有表面區(qū)域都可以經(jīng)配置以與所述核酸擴增反應條件相容。在各種實施例中，所述至少第一表面區(qū)域可以是親水性的。在一些實施例中，所述基底襯底組件進一步包括包圍所述至少第一表面區(qū)域的第二表面區(qū)域，其中所述第二表面區(qū)域是疏水性的。

所述試劑盒的所述裝置可以進一步包括用以支撐所述襯底組件的框架組件。在一些實施例中，所述框架組件可以由選自以下的材料形成：聚合物、金屬、金屬合金、玻璃、硅材料或其組合。

所述試劑盒的所述裝置可以進一步包括掩模組件，其中所述掩模組件經(jīng)配置以：連接到所述基底襯底組件；包圍所述基底襯底組件的所述至少第一表面區(qū)域；并且由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成。在一些實施例中，所述掩模組件可以允許添加核酸擴增試劑到所述基底襯底組件的所述至少第一表面區(qū)域。在各種實施例中，在收集了來自所述個體的所述附件的所述生物樣品之后，所述掩模組件可以放在包圍所述基底襯底組件的所述至少第一表面區(qū)域的位置。在一些實施例中，所述掩模組件可以通過鉸鏈連接而連接到所述基底襯底組件。在其它實施例中，所述掩模組件可以通過粘合而連接到所述基底襯底組件。在各種實施例中，所述掩模組件可以由聚合材料制成。

所述試劑盒的所述裝置可以進一步包括覆蓋組件。在一些實施例中，所述覆蓋組件可以包括與核酸擴增反應的反應條件相容的材料。

在各種實施例中，所述試劑盒的所述裝置的所述基底襯底組件可以經(jīng)選自以下的化學官能團化學改性：氨基、氯甲基、羥基、羧基和季氨基。在一些實施例中，改性所述基底襯底組件的所述化學官能團可以包括選自以下的連接基團：氨基官能化連接基團、巰基連接基團、同型雙官能連接基團和異型雙官能連接基團。在一些實施例中，所述基底襯底組件可以經(jīng)化學改性以共價或非共價連接試劑，所述試劑包括但不限于酶、結合伴侶、表面活性劑、陰離子聚合物或兩性離子物質。在一些實施例中，所述基底襯底組件可以經(jīng)配置以允許所述至少一種核酸從所述生物樣品釋放。所述基底襯底組件可以與核酸測序反應條件相容。

所述試劑盒的所述裝置可以進一步具有基底襯底組件，所述基底襯底組件并有用以使所述個體的所述生物樣品與所述個體的所述至少一個脊和谷特征標志相關聯(lián)的識別符，其中所述識別符是字母數(shù)字的、圖解的、磁性的或電磁性的。在其它實施例中，當存在所述掩模組件時，所述掩模組件可以進一步包括用以使所述個體的所述生物樣品與所述個體的所述至少一個脊和谷特征標志相關聯(lián)的識別符，其中所述識別符是字母數(shù)字的、圖解的、磁性的或電磁性的。在一些實施例中，所述識別符可以是條形碼。

所述試劑盒的所述裝置可以進一步經(jīng)配置以用于對所述生物樣品存檔或用于將所述樣品裝運到另一位置用于測試。

所述試劑盒可以進一步包括用于穩(wěn)定化所述襯底組件上的所述生物樣品以用于存檔或裝運的試劑。所述試劑盒可以進一步包括用于擴增所述生物樣品的所述核酸的試劑。所述試劑盒可以進一步包括密封溶液。在一些實施例中，所述試劑可以適用于進行以下中的至少一者：STR分析、SNP分析和Indel分析。

所述試劑盒可以進一步包括至少一個用以保護所述裝置免于在使用之前污染的封裝。所述試劑盒可以進一步包括至少一個用以保護所述裝置免于污染同時在所述核酸沉積在所述基底襯底組件上之后存檔或裝運的封裝。在一些實施例中，所述至少一個封裝可以包括用以使含有所述生物樣品的所述裝置與所述個體的所述脊和谷特征標志和提供所述生物樣品的所述個體的所述身份中的至少一者相關聯(lián)的識別符。

在另一方面，提供了一種收集含有至少一種核酸的生物樣品和收集個體的附件的至少一個脊和谷特征標志的方法，其包括提供至少第一成像組件的步驟。所述至少第一成像組件經(jīng)配置以提供能夠使所述至少一個脊和谷特征標志成像的能量波；并且具有掃描表面，所述掃描表面經(jīng)配置以允許所述能量波穿透所述掃描表面。所述方法還包括以下步驟：提供具備具有至少第一表面區(qū)域的基底襯底組件的裝置，其中所述基底襯底組件經(jīng)配置以允許所述能量波穿透所述襯底；從所述個體的所述附件收集所述生物樣品；并且由一種或多種經(jīng)配置以與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成。所述裝置可以是此處描述的具有任何組件組合的裝置的實施例中的任一者。所述方法還包括以下步驟：使所述個體的附件安置在所述掃描表面上并且與所述基底襯底組件接觸，因此收集所述生物樣品；和從通過所述能量波成像的所述附件收集所述至少一個脊和谷特征標志。所述附件圖像可以是手指、腳趾、手掌或腳底。收集所述生物樣品和收集所述至少一個脊和谷特征標志的步驟可以同時進行。

在一些實施例中，所述至少第一成像組件可以是光學掃描儀或電容掃描儀，并且所述至少一個脊和谷特征標志可以用電子方式收集。

所述方法可以進一步包括以下步驟：將所述個體的所述至少一個脊和谷特征標志傳輸?shù)街辽僖粋€包含脊和谷特征標志的數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫選自由以下組成的群組：法醫(yī)、犯罪、身份、兒童身份、失蹤人員、移民、機動車輛管理部門、恐怖分子、親子鑒定、被捕者、罪犯數(shù)據(jù)庫、訪問控制和其任何組合。

所述方法可以進一步包括以下步驟：在所述裝置的至少一個組件上提供識別符以使所述個體的所述生物樣品與所述個體的所述至少一個脊和谷特征標志相關聯(lián)，其中所述識別符是字母數(shù)字的、圖解的、磁性的或電磁性的。在一些實施例中，所述識別符是條形碼。

所述方法還可以包括在進行收集所述生物樣品的步驟之后對所述裝置的至少所述基底襯底組件存檔的步驟。

所述方法可以進一步包括在進行收集所述生物樣品的步驟之后將所述裝置郵送到另一位置用于存檔或測試的步驟。

所述方法可以進一步需要以下步驟：使所述收集到所述基底襯底組件的生物樣品經(jīng)歷核酸擴增反應。在一些實施例中，所述核酸擴增反應是聚合酶鏈反應。所述方法可以進一步需要以下步驟：在仍存在于所述基底襯底組件上時進行核酸測序反應。在一些實施例中，所述核酸擴增反應和所述核酸測序反應可以在同一反應孔中進行，過程之間不轉移或停止。在一些實施例中，所述擴增反應可以是STR分析、SNP分析或Indel分析的一個組分。

所述方法可以進一步需要以下步驟：將所述裝置的掩模組件放在所述基底襯底組件上，因此包圍所述基底襯底組件的所述至少第一表面區(qū)域。所述掩模組件可以由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成。在一些實施例中，將所述掩模組件放在所述基底襯底組件上的步驟在收集所述生物樣品的步驟之前進行。在其它實施例中，將所述掩模組件放在所述基底襯底組件上的步驟在收集所述生物樣品的步驟之后并且在使所述基底襯底組件上的所述生物樣品經(jīng)歷核酸擴增反應的步驟之前進行。所述方法可以進一步包括用密封溶液密封所述核酸擴增反應的步驟。所述反應孔可能不具有除所述密封溶液之外的其它上部封閉?；蛘撸龇椒梢园ㄒ韵虏襟E：在所述核酸擴增反應期間將所述裝置的覆蓋組件放在收集到所述基底襯底組件的所述生物樣品上。在一些實施例中，將所述覆蓋組件放在所述基底襯底組件上的所述生物樣品上的步驟在用于所述核酸擴增反應的試劑已經(jīng)添加到所述基底襯底組件上的所述生物樣品中之后并且在所述反應開始之前進行。所述方法還可以包括以下步驟：在核酸擴增之前將覆蓋組件放在收集到所述基底襯底組件的所述生物樣品上以用于裝運或存檔。所述方法可以進一步包括以下步驟：檢測所述核酸的序列，因此識別所述個體。所述方法可以進一步包括以下步驟：將所述個體的所述核酸序列身份傳輸?shù)街辽僖粋€包含核酸序列身份的數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫選自由以下組成的群組：法醫(yī)、犯罪、身份、兒童身份、失蹤人員、移民、機動車輛管理部門、恐怖分子、親子鑒定、被捕者、罪犯數(shù)據(jù)庫、訪問控制和其任何組合。

在又一方面，提供了一種識別個體的方法，其包括提供至少第一成像組件的步驟，所述至少第一成像組件經(jīng)配置以提供能夠使個體的附件的至少一個脊和谷特征標志成像的能量波并且包含掃描表面，所述掃描表面經(jīng)配置以允許所述能量波穿透所述掃描表面。所述方法還包括提供包含具有至少第一表面區(qū)域的基底襯底組件的裝置的步驟，其中所述襯底組件經(jīng)配置以允許所述能量波穿透所述襯底；從所述個體的所述附件收集包含核酸的生物樣品；并且由一種或多種經(jīng)配置以與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成。所述裝置可以是此處描述的具有任何組件組合的裝置的實施例中的任一者。所述方法還包括以下步驟：使所述個體的所述附件安置在所述掃描表面上并且與所述基底襯底組件的所述至少第一表面區(qū)域接觸，因此收集所述生物樣品；從通過所述能量波成像的所述附件收集所述至少一個脊和谷特征標志，因此提供所述個體的脊和谷特征標志識別；使收集到所述基底襯底組件的所述生物樣品的所述核酸經(jīng)歷核酸擴增反應；和檢測所述核酸的序列，因此識別所述個體。收集所述生物樣品和收集所述至少一個脊和谷特征標志的步驟可以同時進行。

在一些實施例中，所述至少第一成像組件可以是光學掃描儀或電容掃描儀。在各種實施例中，所述至少一個脊和谷特征標志可以用電子方式收集。在一些實施例中，所述附件可以是手指、腳趾、手掌或腳底。在其它實施例中，所述核酸擴增反應可以是聚合酶鏈反應。在各種實施例中，所述方法可以包括以下步驟：在仍存在于所述基底襯底組件上時進行DNA測序反應。在一些實施例中，所述擴增反應可以是STR分析、SNP分析或Indel分析的一個組分。

所述方法可以進一步包括以下步驟：將所述裝置的掩模組件放在所述基底襯底組件上，因此包圍所述襯底的所述至少第一表面區(qū)域，其中所述掩模組件由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成。在一些實施例中，將所述掩模組件放在所述基底襯底組件上的步驟可以在收集所述生物樣品的步驟之前進行。在其它實施例中，將所述掩模組件放在所述基底襯底組件上的步驟可以在收集所述生物樣品的步驟之后并且在使所述襯底組件上的所述生物樣品經(jīng)歷核酸擴增反應的步驟之前進行。

所述方法可以進一步包括用密封溶液密封所述核酸擴增反應的步驟。所述核酸擴增反應混合物可以不具有其它上部封裝。

所述方法可以進一步包括以下步驟：將所述裝置的覆蓋組件放在收集到所述基底襯底組件的所述生物樣品上。所述覆蓋可以在收集所述生物樣品之后放在含有所述核酸的所述基底襯底組件的所述至少第一表面上以用于對所述裝置裝運和存檔。在一些實施例中，所述覆蓋組件可以在用于所述核酸擴增反應的試劑已經(jīng)添加到所述基底襯底組件上的所述生物樣品中之后并且在所述反應開始之前放在所述襯底組件上的所述生物樣品上。

所述方法可以進一步包括以下步驟：將所述個體的所述至少一個脊和谷特征標志傳輸?shù)街辽僖粋€包含脊和谷特征標志的數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫選自由以下組成的群組：法醫(yī)、犯罪、身份、兒童身份、失蹤人員、移民、機動車輛管理部門、恐怖分子、親子鑒定、被捕者、罪犯數(shù)據(jù)庫、訪問控制和其任何組合。

所述方法可以進一步包括以下步驟：在所述裝置的至少一個組件上提供識別符以使所述個體的所述生物樣品與所述個體的所述至少一個脊和谷特征標志相關聯(lián)，其中所述識別符是字母數(shù)字的、圖解的、磁性的或電磁性的。在一些實施例中，所述識別符是條形碼。

所述方法可以進一步包括在進行收集所述生物樣品的步驟之后對所述裝置的至少所述基底襯底組件存檔的步驟。

所述方法可以進一步包括在進行收集所述生物樣品的步驟之后將所述裝置郵送到另一位置用于存檔或測試的步驟。

所述方法還可以包括以下步驟：將所述個體的所述核酸序列身份傳輸?shù)街辽僖粋€包含核酸序列身份的數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫選自由以下組成的群組：法醫(yī)、犯罪、身份、兒童身份、失蹤人員、移民、機動車輛管理部門、恐怖分子、親子鑒定、被捕者、罪犯數(shù)據(jù)庫、訪問控制和其任何組合。

所述方法還可以包括收集所述個體的至少第二圖像的步驟，所述至少第二圖像選自所述個體的面部圖像、虹膜圖像、視網(wǎng)膜圖像或人耳圖像。在一些實施例中，識別符可以使所述至少第二圖像與所述個體的所述生物樣品和所述至少一個脊和谷特征標志相關聯(lián)。

在另一方面，提供了一種用于識別目標核酸的系統(tǒng)，其包括：基底襯底組件，所述基底襯底組件包括一個或多個由疏水性區(qū)間隔開的親水性位點，其中至少一個親水性位點經(jīng)配置以含有至少一種目標核酸，并且進一步其中所述基底襯底組件由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成；反應組件，其經(jīng)配置以使所述至少一種目標核酸在所述至少一個親水性位點處擴增以形成至少一種核酸擴增產(chǎn)物；和檢測組件，其經(jīng)配置以識別所述至少一種核酸擴增產(chǎn)物的至少一種核酸序列。在一些實施例中，所述基底襯底組件可以是聚合膜或玻璃。在各種實施例中，所述反應組件可能不需要固體上部密封組件用于所述襯底。所述反應組件可以經(jīng)配置以向用于進行所述核酸擴增反應的所述至少一個親水性位點提供油密封層。所述反應組件可以經(jīng)配置以向所述一個或多個親水性位點中的每一者提供油密封層。所述反應組件可以經(jīng)配置以向所述基底襯底組件上的所述至少一個親水性位點上所含有的所述至少一種目標核酸提供核酸擴增試劑。所述反應組件可以經(jīng)配置以提供適合反應條件以對所述基底襯底組件上的所述至少一個親水性位點上所含有的所述至少一種目標核酸進行核酸擴增。所述系統(tǒng)可以進一步經(jīng)配置以從所述油密封下抽取一定體積的所述至少一種核酸擴增反應產(chǎn)物以用于通過所述檢測組件識別所述至少一種核酸序列。

所述系統(tǒng)的所述檢測組件可以選自熒光染料測序組件、半導體測序組件或焦磷酸測序組件。在一些實施例中，所述檢測組件可以是熒光染料測序組件。在一些實施例中，所述熒光染料測序組件可以是遷移率相依性熒光染料測序組件。在一些實施例中，所述遷移率相依性熒光染料測序組件可以是毛細管電泳。

在又一方面，本發(fā)明提供了一種用于核酸擴增和識別的基底襯底組件，其包括：一個或多個由疏水性區(qū)間隔開的親水性位點，其中至少一個親水性位點經(jīng)配置以含有至少一種目標核酸；其中所述基底襯底組件由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成；并且進一步其中所述基底襯底組件經(jīng)配置以允許提取等分試樣的經(jīng)擴增目標核酸用于檢測所述核酸序列身份。所述基底襯底組件可以是聚合物或玻璃。

在又一方面，提供了一種試劑盒，其包括用于核酸擴增和識別的基底襯底組件，所述基底襯底組件包括：一個或多個由疏水性區(qū)間隔開的親水性位點，其中至少一個親水性位點經(jīng)配置以含有至少一種目標核酸；其中所述基底襯底組件由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成；并且進一步其中所述基底襯底組件經(jīng)配置以允許提取等分試樣的經(jīng)擴增目標核酸用于檢測所述核酸序列身份，和任選地其使用說明書。所述試劑盒可以進一步包括用于核酸擴增反應的試劑。所述試劑盒可以進一步包括用于核酸測序反應的試劑。

在另一方面，提供了一種識別至少一種目標核酸的方法，其包含以下步驟：提供基底襯底組件，所述基底襯底組件具有一個或多個由疏水性區(qū)間隔開的親水性位點，其中至少一個親水性位點包括至少一種目標核酸，并且進一步其中所述基底襯底組件由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成；提供適用于使所述至少一種目標核酸在所述至少一個親水性位點處擴增的試劑；對所述至少一種目標核酸進行核酸擴增反應以形成至少一種核酸擴增產(chǎn)物；和檢測所述至少一種核酸擴增產(chǎn)物的所述核酸序列，因此識別所述至少一種目標核酸。

在一些實施例中，可能不提供固體上部密封組件用于所述襯底。在各種實施例中，所述方法進一步包括以下步驟：向含有所述至少一種核酸的所述至少一個親水性位點提供密封溶液層以用于所述核酸擴增反應。在一些實施例中，可以向所述一個或多個親水性位點中的每一者提供所述密封溶液層。在一些實施例中，所述方法進一步包括以下步驟：向所述襯底上的所述至少一個親水性位點上所含有的所述至少一種目標核酸提供核酸擴增試劑。所述方法可以進一步包括提供適合反應條件以對所述基底襯底組件上的所述至少一個親水性位點上所含有的所述至少一種目標核酸進行核酸擴增。在一些實施例中，從所述油密封下抽取一定體積的所述至少一種核酸擴增反應產(chǎn)物以通過所述檢測組件識別所述至少一種核酸序列。

在所述方法的一些實施例中，所述檢測組件可以選自熒光檢測組件、半導體檢測組件或焦磷酸檢測組件。在其它實施例中，所述檢測可以是熒光染料測序組件。在其它實施例中，所述熒光染料測序組件可以是遷移率相依性熒光染料測序組件。在其它實施例中，所述遷移率相依性熒光染料測序組件可以是毛細管電泳。

在另一方面，本發(fā)明還提供了一種用于識別目標核酸的系統(tǒng)，其包括(a)反應筒，其包括：經(jīng)配置以容納具有生物樣品的樣品襯底的溶解孔，所述樣品襯底包括所述目標核酸和等分試樣的溶解緩沖液，其中所述生物樣品溶解以釋放目標核酸；經(jīng)配置以容納等分試樣的PCR試劑的PCR孔，其中所述釋放的目標核酸擴增以形成經(jīng)擴增目標核酸樣品；經(jīng)配置以容納等分試樣的密封溶液的密封溶液孔，其中所述密封溶液轉移到所述PCR孔以密封所述開放PCR；和任選地，經(jīng)配置以轉移所述等分試樣的釋放的目標核酸、密封溶液和經(jīng)擴增目標核酸樣品中的任一者的轉移端部；和任選地，可操作地連接到所述反應筒的檢測樣品制備孔，其中所述檢測樣品制備孔經(jīng)配置以容納等分試樣的經(jīng)配置以制備用于識別所述經(jīng)擴增目標核酸樣品的核酸序列的所述樣品的試劑；并且其中所述反應筒包含一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料；(b)反應組件，其經(jīng)配置以使所述釋放的目標核酸擴增以形成所述經(jīng)擴增目標核酸樣品；以及(c)檢測組件，其經(jīng)配置以識別所述經(jīng)擴增目標核酸樣品的核酸序列。在一些實施例中，所述反應筒可以由聚合物或玻璃制成。在一些實施例中，所述樣品襯底可以是一段紙襯底，包括但不限于來自已經(jīng)收集有生物樣品的紙襯底的紙穿物，或腮抹試。在各種實施例中，所述反應筒可能不需要固體上部封閉組件用于所述反應筒。在一些實施例中，所述系統(tǒng)可以經(jīng)配置以將等分試樣的所述釋放的目標核酸從所述溶解孔轉移到所述PCR孔。在一些實施例中，所述反應組件可以經(jīng)配置以提供適合反應條件以對所述反應筒的所述PCR孔中所含有的所述釋放的目標核酸進行核酸擴增。在各種實施例中，所述系統(tǒng)可以經(jīng)配置以從所述油密封下抽取一定體積的所述經(jīng)擴增目標核酸樣品并且將其轉移到所述檢測樣品制備孔，以制備所述經(jīng)擴增目標核酸樣品以用于通過所述檢測組件識別所述核酸序列。在其它實施例中，所述檢測組件可以選自熒光染料測序組件、半導體測序組件或焦磷酸測序組件。在一些實施例中，所述檢測組件可以是熒光染料測序組件。在一些實施例中，所述熒光染料測序組件可以是遷移率相依性熒光染料測序組件。在一些實施例中，所述遷移率相依性熒光染料測序組件可以是毛細管電泳組件。所述系統(tǒng)可以進一步包括多個反應筒。

在另一方面，提供了一種用于核酸擴增和識別的反應筒，其包括(a)經(jīng)配置以容納具有生物樣品的樣品襯底的溶解孔，所述樣品襯底包括所述目標核酸和等分試樣的溶解緩沖液，其中所述生物樣品溶解以釋放目標核酸；(b)經(jīng)配置以容納等分試樣的PCR試劑的PCR孔，其中所述釋放的目標核酸擴增以形成經(jīng)擴增目標核酸樣品；(c)經(jīng)配置以容納等分試樣的密封溶液的密封溶液孔，其中所述密封溶液轉移到所述PCR孔以密封所述開放PCR；和任選地，(d)經(jīng)配置以轉移所述等分試樣的釋放的目標核酸、密封溶液和經(jīng)擴增目標核酸樣品中的任一者的轉移端部；以及任選地，(e)可操作地連接到所述反應筒的檢測樣品制備孔，其中所述檢測樣品制備孔經(jīng)配置以容納等分試樣的經(jīng)配置以制備用于識別所述經(jīng)擴增目標核酸樣品的核酸序列的所述樣品的試劑；并且進一步其中所述反應筒由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成。在一些實施例中，所述反應筒由一種或多種聚合物、玻璃或其組合制成。

在另一方面，提供了一種試劑盒，其包括用于核酸擴增和識別的反應筒，所述反應筒包括(a)經(jīng)配置以容納具有生物樣品的樣品襯底的溶解孔，所述樣品襯底包括所述目標核酸和等分試樣的溶解緩沖液，其中所述生物樣品溶解以釋放目標核酸；(b)經(jīng)配置以容納等分試樣的PCR試劑的PCR孔，其中所述釋放的目標核酸擴增以形成經(jīng)擴增目標核酸樣品；(c)經(jīng)配置以容納等分試樣的密封溶液的密封溶液孔，其中所述密封溶液轉移到所述PCR孔以密封所述開放PCR；和任選地，(d)經(jīng)配置以轉移所述等分試樣的釋放的目標核酸、密封溶液和經(jīng)擴增目標核酸樣品中的任一者的轉移端部；以及任選地，(e)可操作地連接到所述反應筒的檢測樣品制備孔，其中所述檢測樣品制備孔經(jīng)配置以容納等分試樣的經(jīng)配置以制備用于識別所述經(jīng)擴增目標核酸樣品的核酸序列的所述樣品的試劑；并且進一步其中所述反應筒由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成，和任選地其使用說明書。在一些實施例中，所述批次的所述反應筒由一種或多種聚合物、玻璃或其組合制成。在各種實施例中，所述試劑盒可以進一步包括用于核酸擴增反應的試劑。在各種實施例中，所述試劑盒可以進一步包括密封溶液。在一些其它實施例中，所述試劑盒可以進一步包括用于核酸測序反應的試劑。

在另一方面，提供了一種識別目標核酸的方法，其包括以下步驟：(a)提供反應筒，所述反應筒包括：經(jīng)配置以容納包含生物樣品的樣品襯底的溶解孔，所述樣品襯底包含所述目標核酸和等分試樣的溶解緩沖液，其中所述生物樣品溶解以釋放目標核酸；經(jīng)配置以容納等分試樣的PCR試劑的PCR孔，其中所述釋放的目標核酸擴增以形成經(jīng)擴增目標核酸樣品；經(jīng)配置以容納等分試樣的密封溶液的密封溶液孔，其中所述密封溶液轉移到所述PCR孔以密封所述開放PCR；和任選地，經(jīng)配置以轉移所述等分試樣的釋放的目標核酸、密封溶液和經(jīng)擴增目標核酸樣品中的任一者的轉移端部；和任選地，可操作地連接到所述反應筒的檢測樣品制備孔，其中所述檢測樣品制備孔經(jīng)配置以容納等分試樣的經(jīng)配置以制備用于識別所述經(jīng)擴增目標核酸樣品的核酸序列的所述樣品的試劑；并且其中所述反應筒包括一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料；(b)提供適用于使所述釋放的目標核酸在所述反應筒的所述PCR孔中擴增的試劑；(c)用等分試樣的所述密封溶液密封所述PCR孔；(d)對所述釋放的目標核酸進行核酸擴增反應以形成所述經(jīng)擴增目標核酸樣品；以及(e)檢測所述經(jīng)擴增目標核酸樣品的所述核酸序列，因此識別所述至少一種目標核酸。在一些實施例中，所述反應筒可以是聚合膜或玻璃。在一些實施例中，所述樣品襯底可以是一段紙襯底或腮抹試。在各種實施例中，所述方法可以進一步包括以下步驟：添加包括含有所述目標核酸的所述生物樣品的所述樣品襯底到所述溶解孔中，和使所述生物樣品溶解以釋放所述目標核酸。在其它實施例中，所述方法可以進一步包括以下步驟：在所述生物樣品已經(jīng)溶解以釋放目標核酸之后，用所述轉移端部將等分試樣的所述釋放的目標核酸從所述溶解孔轉移到所述PCR孔。在各種實施例中，可能不提供固體上部密封組件用于所述襯底。在一些實施例中，所述方法可以進一步包括以下步驟：用所述轉移端部將所述密封溶液轉移到所述反應筒的含有所述釋放的核酸和所述等分試樣的PCR試劑的所述PCR孔。在一些實施例中，所述方法可以進一步包括以下步驟：提供適合反應條件以使所述反應筒的所述PCR孔中所含有的所述釋放的目標核酸擴增以形成所述經(jīng)擴增目標核酸樣品。在一些實施例中，可以用所述轉移端部從所述油密封下抽取一定體積的所述經(jīng)擴增目標核酸樣品并且轉移到所述檢測樣品制備孔。在其它實施例中，所述檢測組件可以選自熒光染料測序組件、半導體測序組件或焦磷酸測序組件。在其它實施例中，所述檢測組件可以是熒光染料測序組件。在一些實施例中，所述熒光染料測序組件可以是遷移率相依性熒光染料測序組件。在一些實施例中，所述遷移率相依性熒光染料測序組件可以是毛細管電泳組件。在一些實施例中，經(jīng)配置以制備用于識別所述經(jīng)擴增目標核酸樣品的核酸序列的所述樣品的所述等分試樣的試劑可以包括變性劑。所述變性劑可以是甲酰胺。在一些實施例中，所述等分試樣的試劑進一步包括大小標準。

在以下描述中，某些方面和實施例將變得顯而易見。應理解，既定實施例不必具有本文所述的所有方面和特征。應理解，這些方面和實施例僅僅是例示性和解釋性的并且不限制本發(fā)明。

仍需要改良的用于收集指紋、趾紋、手掌紋或腳底紋和生物樣品數(shù)據(jù)以用于識別和證實人類個體的身份的目的的系統(tǒng)、試劑盒和方法。

附圖說明

圖1A和1B說明了根據(jù)各種實施例，用于從個體同時收集附件的脊和谷特征標志和生物樣品的系統(tǒng)。

圖2說明了用于從個體同時收集附件的脊和谷特征標志和生物樣品的裝置，還展示了其適用于在不轉移生物樣品的情況下進行核酸擴增的相容性。

圖3是使用圖2的裝置對從個體收集的核酸進行的STR分析的圖形表示。

圖4說明了與核酸擴增相容的用于收集個體的脊和谷特征標志和生物樣品的裝置的另一實施例。

圖5是使用圖4的裝置獲得的指紋圖像的圖形表示。

圖6是使用圖4的裝置對從個體收集的核酸進行的STR分析的圖形表示。

圖7說明了與核酸擴增相容的用于收集個體的脊和谷特征標志和生物樣品的裝置的另一實施例。

圖8A和8B說明了與核酸擴增相容的用于收集個體的脊和谷特征標志和生物樣品的裝置的兩個實施例。

圖9是使用圖8A的裝置對從個體收集的核酸進行的STR分析的圖形表示。

圖10說明了與核酸擴增相容的用于收集個體的脊和谷特征標志和生物樣品的裝置的另一實施例。

圖11是使用圖10的裝置獲得的指紋圖像的圖形表示。

圖12是使用圖10的裝置對從個體收集的核酸進行的STR分析的圖形表示。

圖13說明了與核酸擴增相容的用于收集個體的脊和谷特征標志和生物樣品的裝置的另一實施例。

圖14A和14B說明了與核酸擴增相容的用于收集個體的脊和谷特征標志和生物樣品的裝置的另一實施例，還展示了在收集脊和谷特征標志和生物樣品之后裝置的裝配。

圖15是使用圖14A和14B的裝置的一個變化形式對從個體收集的核酸進行的STR分析的圖形表示。

圖16是使用圖14A和14B的裝置的另一變化形式對從個體收集的核酸進行的STR分析的圖形表示。

圖17A和17B說明了與核酸擴增相容的用于收集個體的脊和谷特征標志和生物樣品的裝置的另一實施例，還展示了在收集脊和谷特征標志和生物樣品之后裝置的裝配。

圖18說明了集成擴增和檢測系統(tǒng)的基底襯底組件，有所選親水性反應位點填充有開放PCR樣品。

圖19是使用圖18的基底襯底組件對經(jīng)擴增核酸進行的STR分析的圖形表示。

圖20是使用圖18的基底襯底組件對經(jīng)擴增核酸進行的STR分析的圖形表示。

圖21是集成擴增和識別系統(tǒng)的反應組件的圖形表示。

具體實施方式

為了解釋本說明書，將應用以下定義并且只要合適，以單數(shù)形式使用的術語還將包括復數(shù)并且反之亦然。除非明確想要相反含義(例如在最初使用所述術語的文檔中)，否則為了解釋本說明書和其關聯(lián)的權利要求書，在下文闡述的任何定義與所述詞語在任何其它文檔、包括以引用的方式并入本文中的任何文檔中的用法沖突的情況下，應該總是以下文闡述的定義為準。應注意，除非明確地并且不含糊地限于一個指示物，否則如本說明書和所附權利要求書中所用，單數(shù)形式“一(a/an)”和“所述(the)”包括復數(shù)個指示物。除非另外說明，否則“或”的使用意指“和/或”?！鞍?comprise)”、“包含(comprises)”、“包含(comprising)”、“包括(include)”、“包括(includes)”和“包括(including)”的使用是可互換的并且并不打算是限制性的。此外，在一個或多個實施例的描述使用術語“包含”時，本領域的技術人員應了解，在一些特定情況下，所述實施例可以使用語言“基本上由……組成”和/或“由……組成”可替代地描述。

如本文所用，“DNA”和“核酸”可互換地使用。

如本文所用，“寡核苷酸”和“多核苷酸”是可互換的并且通常是指片段大小為約200個或少于200個堿基對的核苷酸亞單位聚合物。

如本文所用，“生物樣品”是指來源于個體的身體內或身體上的組分。

如本文所用，“體液”是指來源于個體的身體內的液體。

如本文所用，“數(shù)碼成像設備”是指能夠使物體的圖像數(shù)字化的設備。

如本文所用，“DNA測序”是指確定DNA分子中的核苷酸的序列身份。

如本文所用，“濾紙”是指半滲透性的紙。

如本文所用，“外殼”是指至少部分包圍設備的結構，能夠進行物理移動或實施包括但不限于照明、掃描等的物理作用。

如本文所用，“識別符”是指能夠用于對類似標記的數(shù)據(jù)或來自單一來源的數(shù)據(jù)編目/關聯(lián)的標記。

如本文所用，“圖像捕獲裝置”是指攝像機或掃描裝置的類型。

如本文所用，“成像組件”是指能夠進行以下中的至少一者的設備：捕獲、顯影、存儲、檢索和傳輸圖像。

如本文所用，“Indel”是指核酸序列內一段核酸、通常DNA的插入或缺失。

如本文所用，“經(jīng)分離的”是指從天然存在的物質或環(huán)境化學品/物質任一或兩者分離核酸。

如本文所用，“發(fā)光二極管”是指LED，一種半導體光源。

如本文所用，“多譜照明器”是指用以捕獲圖像數(shù)據(jù)的跨越電磁波譜的多個頻率/波長。

如本文所用，“開放PCR”是指在不具有固體上部封裝的反應容器中進行的核酸聚合酶鏈反應擴增。反應在將反應混合物與環(huán)境隔離的密封層下進行。密封層可以適宜地添加在目標核酸與PCR試劑的反應混合物上，或密封層可以添加在目標核酸上并且PCR試劑穿過密封層添加到目標核酸。典型地，密封層是液體，包括但不限于油，例如礦物油。

如本文所用，“光學地收集”是指通過照明數(shù)據(jù)或圖像并且捕獲結果來獲得數(shù)據(jù)(例如脊和谷特征標志)或圖像。

如本文所用，“附件”是指肢體的若干最遠端部分之一，并且包括手指或腳趾。

如本文所用，“攝影設備”是指LED攝像機、數(shù)碼攝像機、靜態(tài)攝像機、視頻攝像機和虛擬攝像機。

如本文所用，“聚合酶鏈反應”或PCR是核酸的擴增，由分離雙鏈核酸樣品的鏈的初始變性步驟、接著重復以下各步組成：(i)退火步驟，其允許擴增引物特定地退火到側接目標序列的位置；(ii)延伸步驟，其沿著5'到3'的方向延伸引物，因此形成與目標序列互補的擴增子多核苷酸；和(iii)變性步驟，其引起擴增子與目標序列分離(Mullis等人編,《聚合酶鏈反應(The Polymerase Chain Reaction)》,馬薩諸塞州波士頓比克霍瑟(BirkHauser,Boston,Mass.)(1994))。以上步驟中的每一者都可以在不同溫度下進行，優(yōu)選地使用自動化熱循環(huán)儀(應用生物系統(tǒng)有限責任公司(Applied Biosystems LLC),生命技術公司(Life Technologies Corporation)的分公司,加利福尼亞州福斯特市(Foster City,CA.))。必要時，RNA樣品可以通過本領域的技術人員已知的方法轉化為DNA/RNA異雙螺旋或雙螺旋cDNA。PCR方法還包括反轉錄酶-PCR和遵循PCR原理的其它反應。

如本文所用，“脊和谷特征標志”是指摩擦脊，也稱為手指的掌側表面、手掌和手的表面以及腳和腳趾的趾側表面上的表面輪廓。具體來說，由使一個或多個手指成像制成的通過壓痕提供的摩擦脊稱為指紋。

如本文所用，“SNP分析”是指在含有SNP標志物的基因座擴增之后評估存在或不存在單核苷酸多態(tài)性(SNP)標志物。

如本文所用，“STR分析”是指在含有STR標志物的基因座擴增之后評估短串聯(lián)重復(STR)標志物的等位基因。

如本文所用，“依次”是指所進行的步驟的次序。

如本文所用，“拓撲壓痕”是指手指、手掌、腳趾或腳的脊和谷表面形狀。

現(xiàn)在將參考各種實施例，在附圖中說明了所述實施例的實例。

需要對于收集含有核酸的生物樣品同時還獲得生物計量信息(例如指紋)進行改良。具體來說，有利的是非侵入性地獲得生物樣品。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在適合條件下，當個體的附件的脊和谷特征標志穿過襯底和掃描表面成像時，當附件接觸襯底時，充足核酸沉積，以提供具有足以識別個體的信號的DNA圖譜。在一些實施例中，公開了用以分析生物樣品的裝置、系統(tǒng)和方法，生物樣品在沉積在襯底上后，通過進一步處理，例如在不將核酸或生物樣品轉移到任何其它盛器或接納表面的情況下使核酸直接擴增。對襯底自身上所收集的核酸的處理(包括核酸擴增、核酸測序反應和任選地溶解)允許以極小體積進行直接PCR擴增，其可以提供增加的靈敏度和簡化的工作流程。進一步簡化已經(jīng)通過在不需要針對反應孔的固體覆蓋的情況下在襯底上直接進行核酸擴增(即，進行開放PCR)、通過在擴增試劑與所沉積核酸的混合物上使用密封溶液層而展現(xiàn)?？赡懿恍枰獙λ占暮怂徇M行額外操作，進一步防止了生物樣品中所提供的有限量核酸的損失。

此處描述的裝置、系統(tǒng)、試劑盒和方法提供了對收集有指紋的同一襯底上的指紋核酸進行直接擴增的能力。此改良提高了保管鏈的完整性并且降低了樣品處置誤差的可能性，所述樣品處置誤差可能會在指紋核酸從具有指紋核酸沉積的襯底轉移到PCR反應容器時出現(xiàn)。

由開放PCR形式提供的改良提供了自動化操作的適應性并且允許通過簡單移液操作穿過密封溶液層簡單回收PCR產(chǎn)物。

此外，小熱循環(huán)儀印跡和重量使其成為全集成STR分型或其它識別系統(tǒng)中的理想PCR模塊。此研究中所用的AmpliSpeed載片熱循環(huán)儀僅稱重2.9kg，尺寸僅為約126mm×約295mm×約112mm。

系統(tǒng).此處描述了用于收集個體的含有核酸的生物樣品和至少一個脊和谷特征標志的系統(tǒng)，其包括具有掃描表面的至少第一成像組件，所述掃描表面經(jīng)配置以允許能量波穿透所述掃描表面，其中所述能量波經(jīng)配置以使所述個體的附件的所述至少一個脊和谷特征標志成像；和具備具有至少第一表面區(qū)域的基底襯底組件的裝置，其中所述至少第一表面區(qū)域對于能夠使所述個體的附件的至少一個脊和谷特征標志成像的能量波是透明或半透明的；經(jīng)配置以從所述附件收集所述生物樣品；并且由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成。所述系統(tǒng)經(jīng)配置以通過在使所述附件安置在所述基底襯底組件的至少第一表面區(qū)域上的同時使所述附件穿過所述掃描表面和所述裝置的所述基底襯底組件成像來收集至少一個脊和谷特征標志。從個體的附件的皮膚收集包括至少一種核酸的生物樣品。皮膚是復雜的器官并且包括多于一層的細胞和組織類型。表皮是指人類或動物皮膚的表面上的組織并且包括由其分泌或衍生自皮膚下層的物質，可以容易地從其獲得適用于識別個體的DNA。皮膚的最外層是角質層。皮膚的表皮層下是含有成纖維細胞、巨噬細胞和脂肪細胞的真皮層，所述三種細胞類型各自具有含有核酸的細胞核。另外，真皮具有含有具有細胞核的白血球的血液靜脈、動脈和淋巴血管的血管網(wǎng)絡，同樣存在于真皮內的立毛肌組織、皮脂腺和體液也是這樣。另外，真皮中的汗腺和血管可以含有呈完整細胞形式或呈游離DNA形式的遺傳物質，其可以釋放達到表皮以用于通過本發(fā)明的系統(tǒng)和方法收集。這些含有核酸的物質中的任一者或全部都為生物樣品所涵蓋。在本發(fā)明的各種實施例中，收集生物樣品是非侵入性的。

所述系統(tǒng)可以用至少第一成像組件同時收集個體的至少一個脊和谷特征標志和含有核酸的生物樣品，或可以依次地收集特征標志和生物樣品，或反之亦然，依次地收集生物樣品和特征標志。所述收集方法使得能夠在個體可以僅觸摸一個設備的同時收集生物樣品和至少一個脊和谷特征標志兩者?？赡懿恍枰|摸額外壓板或襯底的額外動作或步驟來收集生物樣品和至少一個脊和谷特征標志。脊是指摩擦脊，手指、腳趾、手掌或腳底的皮膚的表皮層的凸起部分，并且谷是兩個相鄰脊之間的表皮中的凹坑。脊和谷通常取決于脊和谷特征標志的來源而稱為指紋、手掌紋、趾紋或足跡。

所述系統(tǒng)可以進一步包括核酸擴增反應組件，其中反應組件經(jīng)配置以使在基底襯底組件上含有生物樣品的裝置經(jīng)歷核酸擴增反應。在其中系統(tǒng)提供反應組件的一些實施例中，反應組件提供了密封溶液以用于核酸擴增反應。將密封溶液用以將反應混合物與環(huán)境隔離而不需使用針對反應孔的物理覆蓋層可以提供流線型工作流程。在一些實施例中，所述系統(tǒng)包括進一步經(jīng)配置以使裝置經(jīng)歷核酸測序反應的核酸反應組件。

所述系統(tǒng)可以進一步包括一個組件，其中檢測組件經(jīng)配置以檢測至少一種核酸擴增產(chǎn)物，因此識別至少一種核酸擴增產(chǎn)物的相應序列。在一些實施例中，對至少一種核酸擴增產(chǎn)物序列的識別提供了對個體的核酸序列識別。

所述系統(tǒng)可以進一步包括經(jīng)配置以將所述個體的所述脊和谷特征標志傳輸?shù)街辽僖粋€包含脊和谷特征標志的數(shù)據(jù)庫的處理器，所述數(shù)據(jù)庫選自由以下組成的群組：法醫(yī)、犯罪、身份、兒童身份、失蹤人員、移民、機動車輛管理部門、恐怖分子、親子鑒定、被捕者、罪犯數(shù)據(jù)庫、訪問控制和其任何組合。所述系統(tǒng)可以進一步包括經(jīng)配置以將所述個體的所述核酸序列身份傳輸?shù)街辽僖粋€包含核酸序列身份的數(shù)據(jù)庫的處理器，所述數(shù)據(jù)庫選自由以下組成的群組：法醫(yī)、犯罪、身份、兒童身份、失蹤人員、移民、機動車輛管理部門、恐怖分子、親子鑒定、被捕者、罪犯數(shù)據(jù)庫、訪問控制和其任何組合。

在各種實施例中，所述系統(tǒng)用至少第一成像系統(tǒng)同時收集個體的至少一個脊和谷特征標志和含有核酸的生物樣品，或依次地收集特征標志和生物樣品，或反之亦然，依次地收集生物樣品和特征標志，同時僅需要個體觸摸設備一次。

至少第一成像組件.在各種實施例中，所述系統(tǒng)包括經(jīng)配置以獲得個體的脊和谷特征標志的至少第一成像組件。成像組件可以利用例如如上文所述的光的能量波或其它能量波(例如電磁波、電容、紅外或基于聲波(例如超聲波)的組件)以提供脊和谷特征標志的圖像。當術語成像組件用于捕獲脊和谷特征標志的情形下時，此包括捕獲脊和谷特征標志的數(shù)字或模擬電子呈現(xiàn)的任何組件。

脊和谷特征標志還可以使用利用數(shù)字處理構件的非接觸式三維脊和谷掃描儀獲得。(Wang,Yongchang；Q.Hao,A.Fatehpuria,D.L.Lau和L.G.Hassebrook(2009).“3維指紋的數(shù)據(jù)采集和品質分析(Data Acquisition and Quality Analysis of 3-Dimensional Fingerprints)”.佛羅里達州(Florida)：有關生物計量、身份和安全的IEEE會議(IEEE conference on Biometrics,Identity and Security).http://vis.uky.edu/～realtime3d/Doc/3D_Fingerprint_Quality.pdf.2010年3月檢索.Wang,Yongchang；D.L.Lau和L.G.Hassebrook(2010).“3D指紋的擬合球體展開和性能分析(Fit-sphere unwrapping and performance analysis of 3D Fingerprints)”.《應用光學(Applied Optics)》.第592-600頁)。

在本發(fā)明傳授內容的一個實施例中，所述系統(tǒng)可以包括至少第一光學成像組件。在其它實施例中，所述系統(tǒng)可以包括至少第一固態(tài)脊和谷特征標志讀取器。光學成像組件具有用于使用正如本領域的技術人員所知的光學掃描儀光學地收集脊和谷特征標志的照明構件。光學掃描儀可以是多個發(fā)光二極管的陣列或多譜照明器。光學掃描儀可以是攝像機、有源像素成像器、CMOS成像器、在多個波長中成像的成像器、CCD攝像機、光檢測器陣列或TFT成像器。在光學掃描儀中，一束光通過掃描表面以照明由附件(包括手指、手、手掌、腳趾、腳底或腳)在抵著至少第一成像組件的掃描表面安置時得到的拓撲壓痕。

任何適合儀器都可以用以根據(jù)本文所描述的方法獲得附件的圖像。一些儀器和技術包括但不限于US4537484、US6175407、US6665427、US8014581、US8036431、US5177353、US6282303、US 6188781、US6741729、US6122394、US6826000、US6496630、US6628813、US6983062、US7162060、US7164440、US7657067、US8073209、US7190817、US7558410、US7565541、US7995808、US7899217、US7890158、US7835554、US7831072、US7819311、US7804984、US7801339、US7801338、US7751594、US7735729、US7668350、US7627151、US7620212、US7613504、US7545963、US7539330、US7508965、US7460696、US7440597、US7394919、US7386152、US7347365、US7263213、US7203345、US7147153、US6816605、US6628809、US6560352、US20110235872、US20110211055、US20110165911、US20110163163、US20110085708、US20100246902、US20100067748、US20090245591、US20090148005、US20090092290、US20090080709、US20090046903、US20080304712、US20080298649、US20080297788、US20080232653、US20080192988、US20080025580、US20080025579、US20070116331、US20070030475、US20060274921、US20060244947、US20060210120、US20060202028、US20060110015、US20060062438、US20060002598、US20060002597、US20050271258、US20050265586、US20050265585、US20050205667、US20050185847、US20050007582、US20040240712、US20040047493、US20030223621、US20030078504、US20020183624或US20020009213中所公開的那些。

掃描表面.至少第一成像組件包括掃描表面，所述掃描表面經(jīng)配置以允許能量波穿透掃描表面，使個體的安置在掃描表面的至少一部分上的附件的至少一個脊和谷特征標志成像。掃描表面對于用以使至少一個脊和谷特征標志成像的能量波可以是透明或半透明的。掃描表面可以由選自以下的材料形成：塑料、聚烯烴、聚苯乙烯、金屬、金屬合金、玻璃、硅或其組合。在一些實施例中，表面可以包括衍生塑料、衍生聚烯烴、衍生聚苯乙烯、衍生金屬、衍生金屬合金、衍生玻璃、衍生硅或材料組合。

裝置.提供了一種用于從個體收集包含核酸的生物樣品的裝置，其中所述裝置具備具有至少第一表面區(qū)域的基底襯底組件，其中所述至少第一表面區(qū)域對于能夠使所述個體的附件的至少一個脊和谷特征標志成像的能量波是透明或半透明的；經(jīng)配置以從所述附件收集所述生物樣品；并且由一種或多種與核酸擴增反應中通常所用的反應條件相容的材料制成。材料可以進一步與核酸測序反應條件相容。

基底襯底組件.基底襯底組件具有至少第一表面區(qū)域，其中所述至少第一表面區(qū)域對于能夠使個體的附件的至少一個脊和谷特征標志成像的能量波是透明或半透明的；經(jīng)配置以從所述附件收集含有核酸的生物樣品；并且由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成。在含有核酸的生物樣品收集到基底襯底組件后，可以對沉積在襯底上的核酸進行核酸擴增反應，因此不需要轉移或額外處置核酸。原位擴增使得工作流程簡化、樣品誤處置可能性更小并且由有限樣品量獲得穩(wěn)定擴增結果的概率更高，同時在一步驟的非侵入性程序中獲得生物樣品。基底襯底組件可以是任何適合聚合膜或玻璃。在一些實施例中，基底襯底組件的至少第一表面區(qū)域對于使脊和谷特征標志成像的能量波可以是透明或半透明的。在其它實施例中，基底襯底組件的所有表面區(qū)域對于能量波都可以是透明或半透明的。在一些實施例中，基底襯底組件對于能量波是實質上透明的。在其它實施例中，基底襯底組件的所有表面區(qū)域都可以與核酸擴增反應條件相容。在各種實施例中，基底襯底組件的至少第一表面區(qū)域可以是親水性的。在其它實施例中，基底襯底組件的至少第一表面區(qū)域可以用PCR相容的粘合劑處理以幫助捕獲生物樣品。在各種實施例中，基底襯底組件可以進一步包括包圍第一表面區(qū)域的第二表面區(qū)域?；滓r底組件的第二表面區(qū)域可以是疏水性的。

在圖1A中，手指101放在安置在掃描表面上的基底襯底組件110A上以便將含有核酸的生物樣品和脊和谷特征標志收集到襯底110A上。在一些實施例中，含有含核酸的生物樣品的指紋沉積在第一表面區(qū)域110B-1內，其可以是約20mm寬(圖1B)。包圍的表面區(qū)域110B-2可以具有與第一表面區(qū)域110B-1相同的表面特征，或其可以經(jīng)改性以具有不同性質。

聚合膜基底襯底組件.在各種實施例中，基底襯底組件可以是聚合膜。在一些實施例中，聚合膜可以是足以維持掃描表面上的結構完整性地尺寸穩(wěn)定的。在其它實施例中，聚合膜可以連接在載體上或連接到載體。適用聚合膜包括天然聚合材料，其包括但不限于淀粉、瓊脂糖、海藻酸鹽、角叉菜膠或合成聚合物凝膠或其混合物。

合成聚合物也可以用作基底襯底組件。為了形成可以用作基底襯底組件的聚合膜，所有類型的聚合都可以用以合成形成基底襯底組件的部分或全部的聚合物凝膠，所述聚合包括陽離子、陰離子、共聚、鏈共聚、交聯(lián)、非交聯(lián)聚合等。可由流體前驅體形成的基本上任何類型的聚合物或共聚物都可以作為基底襯底組件的部分或全部而并入，所述聚合物或共聚物包括但不限于均聚物、無規(guī)共聚物、三嵌段聚合物、放射狀聚合物、線性聚合物、支化聚合物和接枝共聚物。適合的聚合物的例示性非限制性清單包括纖維素聚合物，包括但不限于羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、羥丙基纖維素(HPC)；糖的衍生物，包括但不限于葡聚糖、甘露糖醇和吡喃葡萄糖苷；普朗尼克共聚物液晶；聚氨酯；多元酸，包括但不限于乳酸和丙烯酸；聚酰胺；聚丙烯酰胺，包括但不限于未經(jīng)取代、N-取代和N,N-二取代丙烯酰胺；聚碳酸酯；聚乙炔；聚二乙炔；聚磷腈；聚硅氧烷；聚烯烴；聚酯；聚醚；聚(醚酮)；聚(環(huán)氧烷)，包括但不限于聚環(huán)氧乙烷(PEO)、聚乙二醇(PEG)和聚環(huán)氧丙烷(PPO)；聚(對苯二甲酸乙二酯)；聚(甲基丙烯酸甲酯)；聚苯乙烯；經(jīng)取代聚苯乙烯，包括但不限于聚苯乙烯磺酸鹽(PSS)和聚茴香腦(PASA)；聚(乙烯吡咯烷酮)；蛋白質材料和/或以上各者的組合和/或共聚物。

在一些實施例中，聚合膜基底襯底組件可以選自市售膜，包括但不限于3M PP2200、3M PP2500、3M CG600或3M CG3300。許多類型的市售膜可以適用作襯底，不干擾或實質上不干擾指紋識別過程。適合膜具有在個體的附件接觸膜以使脊和谷特征標志成像時保留DNA于膜上的能力。其它適合膜允許所收集生物樣品的DNA在膜存在下直接擴增。其它適合膜允許生物樣品的至少一種核酸被從膜的表面沖洗，隨后擴增。

在一些實施例中，聚合膜基底襯底組件未對聚合膜進行改性。

玻璃基底襯底組件.在其它實施例中，基底襯底組件可以由玻璃制成，并且可以由任何適合玻璃材料制成，所述玻璃材料將允許能量波穿透襯底以使個體的附件的脊和谷特征標志成像、收集生物樣品并且具有與核酸擴增反應條件的相容性。許多類型的市售玻璃可以適用作基底襯底組件，不干擾或實質上不干擾指紋識別過程。適合玻璃具有在個體的附件接觸玻璃以使脊和谷特征標志成像時在玻璃上捕獲DNA的能力。一些適合玻璃允許將收集后的含有DNA的生物樣品轉移到另一襯底。在一些實施例中，玻璃襯底將允許從基底襯底組件轉移生物樣品的至少一種核酸同時保留生物樣品的其它組分。其它適合玻璃允許所收集生物樣品的DNA在玻璃存在下直接擴增。其它適合玻璃允許所收集的含有DNA的生物樣品被從玻璃的表面沖洗，隨后擴增。

聚合或玻璃基底襯底組件的表面改性.基底襯底組件可以具有一個或多個具有改性的表面區(qū)域。基底襯底組件的至少第一表面區(qū)域可以用PCR相容的粘合劑處理以幫助收集生物樣品，或其可以是親水性的。玻璃基底襯底組件可以用試劑處理，以產(chǎn)生包圍在指紋成像期間個體的手指所接觸并且沉積生物樣品的表面區(qū)域的疏水性表面區(qū)域。疏水性第二表面可以通過用包括但不限于硅烷化試劑的試劑處理玻璃而得到。基底襯底組件的疏水性第二表面區(qū)域可以幫助在擴增反應期間將核酸擴增試劑保留在含有所沉積核酸的第一表面區(qū)域內。在一些實施例中，基底襯底組件經(jīng)改性為粘合的。粘合劑可以是PCR相容的。在其它實施例中，聚合膜經(jīng)增粘，幫助收集生物樣品而不會引起物理處置困難。

在一些實施例中，基底襯底組件可以用化學反應性基團改性以允許與生物樣品內所存在的物質的離子、共價或氫鍵相互作用?？梢愿男曰滓r底組件的適合化學反應性基團包括但不限于硫醇、胺、羧酸等，如本領域中一般已知?；瘜W改性的一些實例包括但不限于氨基，包括脂肪族和芳香族胺；羧酸；醛；酰胺；氯甲基；酰肼；羥基；磺酸酯；和磷酸酯。這些官能團可以用以通常使用已知化學物質(包括但不限于使用氨基官能化連接基團、巰基連接基團等)添加任何數(shù)目的改性到聚合或玻璃基底襯底組件。存在多種在本領域中已知的巰基反應性連接基團，例如SPDP、馬來酰亞胺、α-鹵乙酰和吡啶基二硫化物。類似地，聚合或玻璃基底襯底組件上的氨基可以使用連接基團連接；舉例來說，許多穩(wěn)定雙官能團在本領域中眾所周知，包括同型雙官能和異型雙官能連接基團。在另一實施例中，基底襯底組件上的羧基可以使用熟知連接基團衍生。舉例來說，碳化二亞胺活化了羧基以用于由良好親核試劑(例如胺)攻擊。

在一些實施例中，基底襯底組件的化學改性經(jīng)執(zhí)行以共價或非共價連接試劑以幫助從受試者收集DNA，所述試劑包括但不限于酶、結合伴侶、表面活性劑、陰離子聚合物或兩性離子物質。在一些實施例中，化學改性可以將導電聚合物引入到基底襯底組件，以幫助從受試者收集DNA。如果導電聚合物形成基底襯底組件的一部分，那么系統(tǒng)可以在附件與基底襯底組件接觸并且電路閉合時，進一步提供跨越基底襯底組件的適合電流以提供離子電滲幫助，以將帶電核酸從附件驅動到基底襯底組件。

在其它實施例中，當基底襯底組件經(jīng)化學改性以共價連接一種或多種試劑時，酶(包括但不限于蛋白酶K)可以連接到基底襯底組件以幫助從附件或從收集后的生物樣品提取核酸。在其它實施例中，酶共價連接到基底襯底組件，并且可以是選自由以下組成的群組的蛋白酶：角蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶和蛋白酶K。在其它實施例中，基底襯底組件經(jīng)共價改性以連接帶電聚合物以幫助從附件或從收集后的生物樣品提取核酸。在其它實施例中，表面活性劑與基底襯底組件非共價結合以幫助從附件或從收集后的生物樣品提取核酸。在一些實施例中，兩性離子物質可以存在于基底襯底組件中以幫助將核酸與所收集細胞的其它組分分離。在一些其它實施例中，基底襯底組件經(jīng)化學改性以使抗體共價連接到附件的皮膚上或所收集生物樣品中所存在的目標部分，因此提供針對目標部分的結合伴侶。在其中結合伴侶固定于基底襯底組件上的一些實施例中，結合伴侶可以進行與其結合目標部分一起或與其結合目標部分分開的裂解。

框架組件.所述裝置還可以包括用于基底襯底組件的框架。在一些實施例中，所述裝置可以經(jīng)配置以允許穿過框架和基底襯底組件收集至少一個脊和谷特征標志?？蚣芸梢杂赡軌蛐纬晒腆w框架的任何材料制成。適用于框架的材料可以取決于具體實施例而具有多種性質中的任一者，所述性質包括例如多孔、無孔、剛性、彈性、柔性、韌性和/或對本文闡述的反應中常用的一種或多種溶劑具有化學抗性。在一些實施例中，框架由選自以下的材料形成：聚合物、金屬、金屬合金、玻璃、硅材料或其組合。適合聚合物包括但不限于塑料；聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚氨酯、尼龍、聚合物，例如丙烯酸、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、ULTEM(聚醚酰亞胺)、縮醛共聚物、PROPYLUX HS(熱穩(wěn)定化聚丙烯)、RADEL A(聚醚砜)、RADEL R(聚芳基醚砜)、UDEL(聚砜)、NORYL PPO(聚苯醚與苯乙烯)、聚碳酸酯、UHMW-PE(超高分子量聚乙烯)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS，TECHTRON或RYTON)、聚烯烴或聚苯乙烯；金屬，例如鋁、鐵、鋼或合金；其它材料，例如玻璃或硅，或這些或其它適合材料的衍生物或組合。在本發(fā)明傳授內容的一些實施例中，框架由透明或半透明的材料制成。

掩模組件.所述裝置可以包括經(jīng)配置以連接到基底襯底組件的掩模組件。連接可以是永久的，包括但不限于借助粘合劑的粘結或允許在生物樣品沉積之后再定位的鉸鏈連接。掩模組件與基底襯底組件的連接可以在生物樣品沉積到基底襯底組件之后進行。掩模組件可以包圍基底襯底組件的至少第一表面區(qū)域，同時使得基底襯底組件的至少第一表面區(qū)域可用于添加核酸擴增反應試劑、密封層和取樣用于檢測以及其它作用。掩模組件可以具有通孔以在粘結到基底襯底組件后產(chǎn)生PCR反應孔，其中通孔包圍基底襯底組件的已經(jīng)沉積有核酸的至少第一表面區(qū)域。所述掩模組件可以由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成。掩模組件可以由一種或多種聚合材料或玻璃材料制成。

聚合物掩模組件.在各種實施例中，基底襯底組件可以是聚合物。適用聚合物包括天然聚合材料，其包括但不限于淀粉、瓊脂糖、海藻酸鹽、角叉菜膠或合成聚合物凝膠或其混合物。

合成聚合物也可以用作掩模組件。為了形成可以用作掩模組件的聚合物，所有類型的聚合都可以用以合成形成掩模組件的部分或全部的聚合物凝膠，所述聚合包括陽離子、陰離子、共聚、鏈共聚、交聯(lián)、非交聯(lián)聚合等。可由流體前驅體形成的基本上任何類型的聚合物或共聚物都可以作為掩模組件的部分或全部而并入，所述聚合物或共聚物包括但不限于均聚物、無規(guī)共聚物、三嵌段聚合物、放射狀聚合物、線性聚合物、支化聚合物和接枝共聚物。適合的聚合物的例示性非限制性清單包括纖維素聚合物，包括但不限于羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、羥丙基纖維素(HPC)；糖的衍生物，包括但不限于葡聚糖、甘露糖醇和吡喃葡萄糖苷；普朗尼克共聚物液晶；聚氨酯；多元酸，包括但不限于乳酸和丙烯酸；聚酰胺；聚丙烯酰胺，包括但不限于未經(jīng)取代、N-取代和N,N-二取代丙烯酰胺；聚碳酸酯；聚乙炔；聚二乙炔；聚磷腈；聚硅氧烷；聚烯烴；聚酯；聚醚；聚(醚酮)；聚(環(huán)氧烷)，包括但不限于聚環(huán)氧乙烷(PEO)、聚乙二醇(PEG)和聚環(huán)氧丙烷(PPO)；聚(對苯二甲酸乙二酯)；聚(甲基丙烯酸甲酯)；聚苯乙烯；經(jīng)取代聚苯乙烯，包括但不限于聚苯乙烯磺酸鹽(PSS)和聚茴香腦(PASA)；聚(乙烯吡咯烷酮)；蛋白質材料和/或以上各者的組合和/或共聚物。掩模組件可以是天然或合成橡膠、乳膠或乙烯聚合物。

在一些實施例中，聚合物掩模組件可以選自市售膜，包括但不限于3M PP2200、3M PP2500、3M CG600或3M CG3300。許多類型的市售聚合物可以適用作掩模組件，不干擾或實質上不干擾指紋識別過程。一些適合聚合物具有在個體的附件接觸聚合物同時使脊和谷特征標志成像時保留DNA于聚合物上的能力。其它適合聚合物允許所收集生物樣品的DNA在聚合物存在下直接擴增。其它適合聚合物允許生物樣品的至少一種核酸被從聚合物掩模組件的表面沖洗，隨后擴增。

在一些實施例中，聚合物掩模組件未對聚合膜進行改性。

玻璃掩模組件.在其它實施例中，掩模組件可以由玻璃制成，并且可以由任何適合玻璃材料制成，所述玻璃材料將不干擾使個體的附件的脊和谷特征標志成像并且具有與核酸擴增反應條件的相容性。許多類型的市售玻璃可以適用作掩模組件，不干擾或實質上不干擾指紋識別過程。一些適合玻璃具有在使脊和谷特征標志成像期間在玻璃上捕獲DNA的能力。其它適合玻璃允許所收集生物樣品的DNA在玻璃存在下直接擴增。其它適合玻璃允許所收集的含有DNA的生物樣品被從玻璃的表面沖洗，隨后擴增。

聚合物或玻璃掩模組件的表面改性.掩模組件可以具有一個或多個具有改性的表面區(qū)域。掩模的下表面可以具有粘合劑以便粘結到基底襯底組件，其中粘結可以在脊和谷特征標志成像和生物樣品沉積之前或之后發(fā)生。掩模的上表面可以具有粘合劑性質以收集額外量的生物樣品，因為手指的接觸基底襯底組件的至少第一表面區(qū)域外區(qū)域的部分可以沉積額外核酸。掩模的上表面可以具有粘合劑用于粘結到另一層以產(chǎn)生組合掩模/覆蓋組件?；蛘?，掩模組件可以具有粘合劑以粘結到環(huán)組件，其幫助在開放PCR期間保持核酸擴增試劑就位。掩模組件的上表面可以經(jīng)處理為疏水性的，以便在核酸于基底襯底組件上原位進行開放PCR期間保持核酸擴增反應就位。當掩模組件是玻璃時，玻璃掩模組件的上表面可以用試劑處理以產(chǎn)生包圍已經(jīng)沉積有核酸的表面區(qū)域的疏水性表面區(qū)域。疏水性表面可以通過用包括但不限于硅烷化試劑的試劑處理玻璃而得到?；滓r底組件的疏水性第二表面區(qū)域可以幫助在開放PCR期間將核酸擴增試劑保留在含有所沉積核酸的第一表面區(qū)域內。

覆蓋組件.所述裝置可以進一步包括經(jīng)配置以在收集脊和谷特征標志和生物樣品之前和之后保護基底襯底組件、掩模組件或這兩者的覆蓋組件。在一些實施例中，覆蓋組件還可以在核酸擴增反應期間存在。在其它實施例中，舉例來說，當進行開放PCR時，覆蓋組件不存在，并且通過密封溶液層保護反應混合物免于環(huán)境接觸。

覆蓋組件可以由任何適合材料(聚合物或玻璃)制成。在一些實施例中，覆蓋組件是透明或半透明的。在其它實施例中，覆蓋組件由與PCR條件相容的材料制成。在一些實施例中，覆蓋組件在其下表面上具有粘合劑以便粘結到掩模組件以形成組合掩模/覆蓋組件，所述組合掩模/覆蓋組件可以界定反應孔以用于在基底襯底組件上進行原位PCR。當組合掩模/覆蓋組件界定反應孔時，其與基底襯底組件的至少第一表面區(qū)域對準，允許試劑被添加到基底襯底組件的至少第一表面區(qū)域內所沉積的核酸中。在一些實施例中，出入端口可以在組合掩模/覆蓋組件中形成以用于遞送試劑和抽取樣品等分試樣用于檢測。

基底襯底組件、掩模組件、襯底框架或覆蓋組件中的任一者可以具有使個體的生物樣品與獲自個體的至少一個脊和谷特征標志相關聯(lián)的識別符。

例示性裝置實施例.描述了允許指紋核酸在收集有核酸的表面上以開放PCR形式直接擴增的例示性裝置。此類裝置集成了從手指進行指紋收集、核酸樣品收集和在同一裝置上以開放PCR形式對指紋核酸進行PCR擴增而不需任何形式的核酸樣品轉移的功能。此處描述的指紋核酸沉積區(qū)域的幾何形狀、數(shù)目以及裝置的尺寸僅用于說明的目的并且并不打算限制本發(fā)明的范圍。

圖2中說明了具有聚合膜基底襯底組件的一個裝置201。聚合膜襯底可以由多種多樣的聚合膜制成，并且在此特定實施例中，襯底是透明粘合劑膜，其中粘合劑與PCR條件和試劑相容并且可以經(jīng)配置以適配于光學指紋掃描儀的掃描窗內。用于每個指紋成像/核酸收集的基底襯底組件的面積是約2.5cm×約5cm。可以在每個手指與襯底接觸的同時使一個或多個指紋成像。如圖2中所示，直徑可以為約8mm的反應腔室可以通過在粘合劑膜頂部上放置SecureSeal^TM 8孔掩模(203)(格雷斯生物實驗室(Grace Bio-labs)，AB8R-0.5)而在每個指紋上形成。含有核酸(210-1.1、210-1.2、210-1.3、210-1.4、210-1.5、210-1.6、210-1.7和210-1.8)的每個表面區(qū)域保持開放并且可用于試劑添加。通過掩模包圍每個指紋形成的每個腔室可以填充有約50μl體積的PCR反應混合物。腔室可以在掩模的頂部上使用第二部分的透明粘合劑膜密封(未展示于圖2中)。所裝配的指紋PCR裝置可以放在扁平熱循環(huán)儀塊(例如9700熱循環(huán)儀(應用生物系統(tǒng)))上，并且可以固定到熱塊用于熱循環(huán)。

用于收集指紋圖像、指紋核酸和進行原位核酸擴增的裝置401的另一實施例展示于圖4中。在此實施例中，裝置含有三個組件層，并且以封閉配置展示。底層是透明襯底410并且由可以抑制PCR的熱循環(huán)的材料制成。除了由區(qū)域410-1指示的親水性圓圈(其直徑可以是約10mm)外，底層的上表面可以是疏水性的。中間層掩模403具有10mm直徑通孔，其與基底襯底層401上的親水性圓圈410-1對準。掩模403具有兩種功能。首先，其允許在基底襯底層410上的圓形區(qū)域410-1內進行指紋核酸收集，同時防止了在基底襯底層401的上表面的疏水性區(qū)域上的指紋DNA收集。第二，中間層允許在指紋收集期間從手指的接觸包圍圓形區(qū)域410-1的掩模403的部分收集指紋核酸。

頂層404充當中間層和底層的保護覆蓋層，并且可去除以便進行指紋獲取和試劑添加。覆蓋404可以在處置所收集指紋核酸的同時或在將所收集指紋核酸輸送或郵送到不同位置用于測試或存檔期間放置就位。在對在指紋成像期間由手指與襯底接觸而收集的核酸進行的核酸擴增反應期間，覆蓋404可以存在或其可以被去除。當在核酸擴增期間覆蓋404不存在時，由添加試劑到親水性區(qū)域410-1中所存在的核酸中而產(chǎn)生的核酸擴增反應混合物可以用密封溶液層密封，所述密封溶液層可以是油。

為了使用裝置401，將其放在指紋成像組件的掃描表面上，覆蓋404被去除并且親水性圓形區(qū)域410-1用以從放置得與用于指紋成像的襯底接觸的手指同時收集指紋圖像和核酸。

此實施例的許多變體可以以任何組合使用。在另一實施例中，基底襯底410的整個上表面可以是疏水性的。基底襯底410的上表面可以是凹面的，形成淺凹坑，或任何其它所要形狀，以幫助在PCR期間保留PCR反應混合物和/或密封溶液。親水性圓圈可以位于凹坑的底部。

掩模層403可以是透明的。掩模層403還可以是半透明的，只要其不干擾指紋掃描。如果透明的程度在圓形區(qū)域410-1內的區(qū)域與在指紋掃描期間成像區(qū)域的剩余部分之間不同，那么指紋掃描軟件可以進行調節(jié)以便獲得適合品質的指紋圖像。掩模層403上所收集的指紋核酸在需要時還可以經(jīng)保留和存檔以用于后續(xù)分析。在一些實施例中，掩模層403的上表面可以用粘合劑覆蓋以促進額外核酸收集。

裝置的另一實施例展示于圖7中。裝置701可以含有兩個組件層。基底襯底層710可以是透明或半透明的并且由可以耐受PCR的熱循環(huán)的材料制成。基底襯底層710的上表面的區(qū)域710-2是疏水性的并且包圍親水性區(qū)域710-1，所述親水性區(qū)域在此具體實施例中形狀如同卵形。所繪制的圖7展示了如穿過半透明上覆蓋層704查看，基底襯底的上表面的兩個不同區(qū)域。親水性區(qū)域710-1的尺寸可以是大約16mm×約20mm。親水性區(qū)域710-1用以從用于使個體的指紋成像的手指收集指紋核酸。

頂層704充當中間層和底層的保護覆蓋層，并且可去除以便進行指紋獲取和對收集到親水性區(qū)域710-1的核酸進行擴增。覆蓋704可以在處置所收集指紋核酸的同時或在將所收集指紋核酸輸送或郵送到不同位置用于測試或存檔期間放置就位。覆蓋704可以在對在指紋成像期間由手指與襯底接觸而收集的核酸進行的核酸擴增反應期間被去除。710-1處的核酸擴增反應混合物可以用密封溶液層密封，所述密封溶液層可以是油。

為了使用裝置701，將其放在指紋成像組件的掃描表面上，覆蓋704被去除并且親水性區(qū)域710-1用以從放置得與用于指紋成像的襯底接觸的手指同時收集指紋圖像和核酸。

此實施例的許多變體可以以任何組合使用。在另一實施例中，基底襯底710的整個上表面可以是疏水性的。基底襯底710的上表面可以是凹面的，形成淺凹坑，或任何其它所要形狀，以幫助在PCR期間保留PCR反應混合物和/或密封溶液。親水性區(qū)域710-1可以位于凹坑的底部。

裝置的另一實施例展示于圖8A中。此實施例801A說明了在PCR相容的襯底上從指尖捕獲DNA并且隨后使用組合掩模與覆蓋組件805A直接在襯底上的指紋上形成PCR反應腔室以進行直接核酸擴增以及任選地測序反應的可行性。在一個實施例中，來自接觸基底襯底層810A的手指的核酸收集于透明粘合劑膜(生命技術，4306311)上區(qū)域810A-1內。指紋沉積物802A上的直徑可以為約8mm并且深為約1mm直徑的反應腔室通過在粘合劑膜810A-2的包圍區(qū)域810A-1中的指紋核酸沉積物802A的區(qū)域上放置SecureSeal孔(Grace Bio-labs，AB8R-0.5)而形成。所得腔室可以填充有50μL PCR反應混合物，并且腔室的頂部可以用另一片空白透明粘合劑膜密封。所裝配的指紋PCR裝置可以在AB 9700扁平熱循環(huán)儀塊上熱循環(huán)以擴增核酸，并且可以包括測序反應以提供適用于檢測的擴增子，其可以包括熒光或其它類型的用于需要標記的測序反應的標記；或擴增產(chǎn)物可以通過不需要標記擴增子的檢測方法(例如半導體測序)來檢測。

此實施例的許多變體是可能的?；滓r底層810A可以不存在任何粘合劑，并且形成反應孔的組合掩模/覆蓋組件805A的下表面可以反而具有與PCR條件和試劑相容的粘合劑，以連接到基底襯底層810A以形成包圍區(qū)域810A-1中的指紋核酸沉積物802A的氣密反應容器。

裝置的另一實施例展示于圖8B中。裝置801B具有基底襯底組件810B，其中指紋核酸802B沉積在區(qū)域810B-1內，所述區(qū)域由未沉積核酸的區(qū)域810B-2包圍。組合覆蓋與掩模805B在區(qū)域810B-1上形成反應孔，并且具有兩個延伸穿過覆蓋/掩模805B用于添加試劑和抽取經(jīng)擴增核酸用于檢測的端口806-1和806-2。組合覆蓋/掩模805B的孔形成區(qū)域外的下表面上或區(qū)域810B-2中的包圍指紋核酸沉積物802B的基底襯底層上的粘合劑。

經(jīng)配置以在進行指紋成像的同時從手指捕獲核酸的裝置的另一實施例展示于圖10中。裝置1001與PCR反應條件相容并且允許核酸擴增反應，其可以進一步包括原位核酸識別(包括但不限于STR分析)而不需要將核酸轉移到另一反應孔或反應表面。PCR反應可以是“開放PCR”，其中PCR僅由密封溶液覆蓋以防止在PCR熱循環(huán)期間的蒸發(fā)。

裝置1001含有兩個組件層?；滓r底層組件1010是透明的并且由可以耐受PCR的熱循環(huán)的材料制成。除了用以收集指紋DNA的直徑可以為約10mm的親水性區(qū)域1010-1外，基底襯底層組件1010的上表面是疏水性的。關于裝置1001展示的10mm直徑親水性圓形區(qū)域僅是例示性的并且不打算排除其它形狀和大小。上部掩模組件層1003-1具有直徑為約10mm的通孔，其與基底襯底層組件1010上的親水性區(qū)域1010-1對準。此區(qū)域形成反應孔用于使區(qū)域1010-1內所沉積的核酸原位PCR擴增。可以對區(qū)域1010-1內所沉積的核酸進行開放PCR，并且可以在熱循環(huán)期間將反應用密封溶液密封。

此實施例的許多變體是可能的。區(qū)域1010-1可以用PCR相容的粘合劑涂布以促進指紋DNA收集?；蛘?，基底襯底層組件1010的整個頂部表面可以是疏水性或親水性的?；滓r底層組件1010可以在區(qū)域1010-1處具有凹面凹坑或任何其它所要形狀以幫助在PCR期間保留PCR反應混合物和/或密封溶液。指紋收集區(qū)域可以位于凹坑的底部。

掩模組件層1003-1可以允許在指紋收集過程期間從手指的在10mm孔外的部分收集指紋DNA。掩模組件層1003-1的上表面可以用粘合劑涂布。頂層可以是透明的。掩模組件層1003-1還可以是半透明的，如果是，那么半透明掩模組件層1003-1不應干擾指紋掃描。如果透明的程度在指紋掃描期間在區(qū)域1010-1內與外的區(qū)域之間不同，那么指紋掃描軟件可以經(jīng)調節(jié)以便獲得高品質的指紋圖像。掩模組件層1003-1上所收集的指紋DNA可以視需要經(jīng)存檔和后續(xù)分析。必要時，可以添加覆蓋層以充當保護層。

裝置的另一實施例展示于圖13中。裝置1301由可以抑制PCR的熱循環(huán)的材料制成。除了親水性區(qū)域1310-1外，裝置的基底襯底區(qū)域1301的上表面是疏水性的(區(qū)域1310-2)，所述親水性區(qū)域可以配置為尺寸為約16mm×約20mm的卵形、用以收集指紋DNA。所描述的尺寸僅是一個實例并且不打算排除其它形狀和大小。裝置放在成像組件的掃描表面上，并且個體將手指放得與親水性區(qū)域1310-1接觸以同時沉積含有核酸的生物樣品以及使指紋穿過基底襯底層組件1310在區(qū)域1310-1處成像。所收集的核酸可以使用開放PCR原位擴增，其中密封溶液防止PCR試劑和/或溶劑的蒸發(fā)。

在其它變化形式中，16×20mm親水性卵形區(qū)域1310-1可以反而用PCR相容的粘合劑涂布以促進指紋DNA收集?；蛘?，裝置1301的整個上表面是疏水性或親水性的。裝置1301可以具有凹面凹坑或其它所要形狀以幫助在PCR期間保留PCR反應混合物和/或密封溶液。指紋收集區(qū)域可以位于凹坑的基底。

裝置的另一實施例展示于圖14中。裝置1401A展示于裝配過程中，并且具有由與指紋收集和PCR反應條件兩者相容的薄膜制成的基底襯底組件1410A。上表面區(qū)域(包括區(qū)域1410A-1和1410A-2)膜可以用PCR相容的粘合劑涂布。指紋圖像和指紋核酸1402A向區(qū)域1410A-1的收集在裝置安置在成像組件的掃描表面上時進行。具有通孔1407A的掩模層組件1403A是裝置的另一部分。開放PCR裝置1401B以其完成形式展示于圖14B中，通過將具有10mm直徑通孔1407B的可以是薄塑料或玻璃載片(例如1mm)的掩模組件層1403B與含有仍與通孔1407B的開口對準的指紋核酸1402B的基底襯底層組件1410B粘結而形成。開放PCR然后可以對指紋核酸原位進行，并且用密封溶劑層(包括但不限于油層)密封。對等分試樣的經(jīng)擴增核酸的檢測可以通過從密封溶劑層下提取等分試樣來進行。

在圖14A-B中說明的裝置的一個變化形式中，基底襯底組件1410A是一片透明粘合劑膜(生命技術，4306311)。開放PCR裝置是通過將具有10mm直徑通孔的玻璃掩模組件層1403B與含有沉積在區(qū)域1410A-1處的指紋核酸的基底襯底組件層1410A粘合劑膜粘結而形成的1401B。在另一變化形式中，玻璃掩模組件層1403B的上表面是疏水性的，幫助在開放PCR反應期間保留密封溶液。在另一變化形式中，基底襯底組件1410A可以由玻璃制成，并且可以是親水性或疏水性的。當基底組件1410A是玻璃或是不具有粘合劑的聚合膜時，掩模組件層1403B的下表面在其上具有PCR相容的粘合劑，以便在指紋核酸沉積之后將基底襯底層組件粘結到掩模組件層，以便形成反應孔用于原位核酸擴增反應。

裝置的另一實施例展示于圖17A和17B中。裝置1701A展示于裝配過程中，并且具有由與指紋收集和PCR反應條件兩者相容的薄膜制成的基底襯底組件1710A。上表面區(qū)域(包括區(qū)域1710A-1和1710A-2)膜可以用PCR相容的粘合劑涂布。指紋圖像和指紋核酸1702A向區(qū)域1710A-1的收集在裝置安置在成像組件的掃描表面上時進行。具有通孔1707A的掩模層組件1703A是裝置的另一部分。在此實施例中，環(huán)組件1708A粘結到掩模組件層1703A，包圍通孔1707A的邊緣。開放PCR裝置1701B以其完成形式展示于圖17B中，通過將具有10mm直徑通孔1707B的可以是薄塑料或玻璃載片(例如1mm)的掩模組件層1703B與含有仍與通孔1707B的開口對準的指紋核酸1702B的基底襯底層組件1710B粘結而形成。環(huán)1708B幫助將核酸擴增試劑保留在通過基底襯底層1710B與掩模組件層1703B組合而形成的反應孔內。開放PCR然后可以對指紋核酸原位進行，并且用密封溶劑層(包括但不限于油層)密封。對等分試樣的經(jīng)擴增核酸的檢測可以通過從密封溶劑層下提取等分試樣來進行。

在圖17A-B中說明的裝置的一個變化形式中，基底襯底組件1710A是一片透明粘合劑膜(生命技術，4306311)。開放PCR裝置是通過將具有10mm直徑通孔的玻璃掩模組件層1703B與含有沉積在區(qū)域1710A-1處的指紋核酸的基底襯底組件層1710A粘合劑膜粘結而形成的1701B。在另一變化形式中，玻璃掩模組件層1703B的上表面是疏水性的，幫助在開放PCR反應期間保留密封溶液。在另一變化形式中，基底襯底組件1710A可以由玻璃制成，并且可以是親水性或疏水性的。當基底組件1710A是玻璃或是不具有粘合劑的聚合膜時，掩模組件層1703B的下表面在其上具有PCR相容的粘合劑，以便在指紋核酸沉積之后將基底襯底層組件粘結到掩模組件層，以便形成反應孔用于原位核酸擴增反應。

收集輔助液體.在本發(fā)明的各方面，當將生物樣品收集到裝置的基底襯底組件時，可能存在收集輔助液體。收集輔助液體可以是溶劑、清潔劑或溶解溶液。

溶劑.可以幫助從襯底收集核酸的一些適合溶劑可以包括水、乙醇或乙腈。在一些實施例中，這些溶劑之一的存在可以幫助收集更多的在基底襯底組件上的指紋內所存在的核酸。

如此處所用，術語“清潔劑”是降低水的表面張力的任何物質，并且與術語“表面活性劑”同義地使用。在某些實施例中，清潔劑可以是陽離子清潔劑、陰離子清潔劑、非離子清潔劑或兩性離子清潔劑。非離子洗滌劑的實例包括曲拉通(triton)，例如Triton^TM X系列(Triton^TM X-100t-Oct-C₆H₄--(OCH₂--CH₂)_xOH，x＝9-10；Triton^TM X-100R；Triton^TM X-114x＝7-8)；辛基葡糖苷；聚氧乙烯(9)十二烷基醚；毛地黃皂苷；IGEPAL^TM CA630辛基苯基聚乙二醇；正辛基-β-D-吡喃葡萄糖苷(βOG)、正十二烷基-β；Tween^TM 20聚乙二醇脫水山梨糖醇單月桂酸酯；Tween^TM 80聚乙二醇脫水山梨糖醇單油酸酯；聚多卡醇；正十二烷基β-D-麥芽糖苷(DDM)；NP-40壬基苯基聚乙二醇；C12E8(八乙二醇正十二烷基單醚)；六乙二醇單-正十四烷基醚(C14EO6)；辛基-β-硫吡喃葡萄糖苷(辛基硫葡萄糖苷，OTG)；Emulgen；和聚氧乙烯10月桂基醚(C12E10)。離子清潔劑(陰離子或陽離子)的實例包括脫氧膽酸鹽、十二烷基硫酸鈉(SDS)、N-月桂酰肌氨酸和十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)。兩性離子試劑也可以用于本發(fā)明的純化流程中，例如Chaps、兩性離子3-14和3-[(3-膽酰氨基丙基)二甲氨基]-1-丙磺酸酯。還預期，尿素可以與或不與另一清潔劑或表面活性劑一起添加。

在一些實施例中，實質上不具有300nm與750nm之間的熒光的表面活性劑用于本發(fā)明的方法中。在本文所提供的一些實施例中，當用于DNA、RNA、蛋白質或其替代物的原位分析時，溶解溶液包括在常用于檢測RNA、DNA或蛋白質的染料或標記的發(fā)射波長下具有低發(fā)射或不具有發(fā)射的濃度的表面活性劑。

在一些實施例中，溶解混合物中表面活性劑的有效濃度是表面活性劑的如下濃度，在所述濃度下樣品如通過碘化丙錠染色使用1％TRITON X-100^TM表面活性劑作為對照所測定而被視為完全溶解。例示性表面活性劑的溶解有效濃度對于TRITON X-114^TM表面活性劑在0.02％或0.05％到3％或更大范圍內，對于NP-40^TM表面活性劑在0.1％到5％或更大范圍內，并且對于TRITON X-100^TM表面活性劑在0.05％到1％或到3％范圍內。當使用表面活性劑的組合時，每種表面活性劑的濃度與所列舉的量相比可以降低。

溶解溶液可以含有促進核酸收集到基底襯底組件上的酶。在某些實施例中，溶解溶液含有蛋白酶K。在各種實施例中，蛋白酶K可以以約0.8mg/ml到約1.5mg/ml存在于溶解溶液中。在某些其它實施例中，溶解溶液可以含有蛋白酶。酶可以降解結構性蛋白質以便允許從襯底上的生物細胞提取生物分子。酶可以在進行樣品收集的同時施用于襯底，或酶可以并入基底襯底組件中，例如并入聚合物膜中或涂布于玻璃上。在本文的某些實施例中，溶解溶液包括具有蛋白酶活性的多肽，例如蛋白酶K。

代替蛋白酶K或除了蛋白酶K之外，溶解溶液可以包括絲氨酸蛋白酶，例如胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、彈性蛋白酶、枯草桿菌蛋白酶、灰色鏈霉菌蛋白酶、嗜熱蛋白酶、水溶素、纖維蛋白溶酶、黃瓜素或羧肽酶A、D、C或Y；半胱氨酸蛋白酶，例如木瓜蛋白酶、鈣蛋白酶或梭菌蛋白酶；酸性蛋白酶，例如胃蛋白酶、凝乳酶或組織蛋白酶；或金屬蛋白酶，例如鏈霉蛋白酶、嗜熱菌蛋白酶、膠原蛋白酶、分散酶、氨肽酶或羧肽酶A、B、E/H、M、T或U。凱杰(Qiagen)蛋白酶(p/n 19155，凱杰，加利福尼亞州巴倫西亞(Valencia,CA))是蛋白酶K的替代方案并且可能因EDTA而失活。

在其它實施例中，溶解溶液中所含有的酶是胰蛋白水解酶，例如豬胰酶?？梢詫怂崾占哂行в玫慕堑鞍酌赴ǖ幌抻趶募毦蛘婢蟹蛛x的角蛋白酶。一些角蛋白酶在清潔劑、表面活性劑、金屬離子和溶劑存在下具有增加的穩(wěn)定性，這適用于本發(fā)明傳授內容的方法。適用于本發(fā)明傳授內容的方法中的角蛋白酶的一些非限制性實例包括來自巴斯德畢赤酵母(P.pastoris)、巨大芽孢桿菌(B.megaterium)和地衣芽孢桿菌(B.licheniformis)的角蛋白酶。

自動操作.在一些實施例中，提供裝置的至少一個組件的系統(tǒng)可以可操作地負載于設備的外殼內，所述設備經(jīng)配置以自動地使沉積在基底襯底組件上的核酸經(jīng)歷核酸擴增反應，所述核酸擴增反應可以進一步包括核酸測序反應。外殼可以具有用以至少固定含有所收集生物樣品的基底襯底組件的平臺。在襯底固定后，設備可以起始核酸擴增和/或測序反應。設備可以進一步添加識別符到裝置的至少一個組件。識別符可以是當收集脊和谷特征標志和生物樣品時發(fā)布到襯底的識別符，或其可以含有額外的關于收集后對襯底的裝運、存檔或處理的信息。設備可以包括經(jīng)配置以控制設備進行反應和/或核酸序列身份檢測的處理器。處理器可以經(jīng)配置以添加發(fā)布到至少基底襯底組件的識別符，并且其可以進一步經(jīng)配置以添加任何額外的關于在反應或檢測過程后對基底襯底組件的裝運、存檔或處理的信息。設備還可以具備計算機可讀介質以指示設備進行濃度和識別的操作。計算機可讀介質可以是非暫時性的。

用于擴增和識別的集成系統(tǒng).雖然微流體技術商業(yè)上可用于集成核酸擴增和識別，但鑒于對用于處理腮抹試樣品的直接擴增工作流程的新興改進，相對高成本(大約$350/樣品)可能會使此方法失寵。用于集成了細胞溶解、DNA純化、PCR和毛細管電泳識別的功能的“快速DNA”系統(tǒng)的微流體儀器依賴于芯片上的微型閥和微型泵。此類微流體或介流體筒的設計的所得復雜性增加了每一樣品的成本。

使用新近市售STR分析試劑盒(例如Direct或Select(生命技術公司))，已發(fā)現(xiàn)，既不需要大量細胞溶解也不需要核酸純化來從腮抹試樣品直接產(chǎn)生高品質STR圖譜。腮抹試樣品僅需要放到約300μl緩沖液(生命技術公司)中約10分鐘，并且約3μl溶解物可以直接轉移到反應位點。來自紙襯底的紙穿物也可以溶解于小體積的溶解緩沖液中并且同樣直接擴增。反應位點可以是板上的親水性位置(參看圖18)或簡單反應筒上的反應孔(參看圖21)。少量(約25μl的STR PCR主混合物)添加到樣品中用于核酸擴增。代替密閉腔室或管子，PCR可以以開放PCR形式進行，其中密封溶液(例如礦物油)用以防止蒸發(fā)。使用開放PCR，簡單的液體分配技術(包括但不限于AutoMate Express儀器使用)能夠在較低成本、簡化處置和工作流程要求下使STR分析工作流程完全自動化。

使用反應板(例如圖18中說明的反應板)，指紋核酸收集和隨后分析能夠自動化。開放PCR載片含有由載片表面的疏水性改性(例如印刷)界定的親水性孔。開放PCR形式允許通過簡單移液操作穿過密封溶液便捷回收PCR產(chǎn)物。小熱循環(huán)儀印跡和重量使其成為全集成STR分型中的理想PCR模塊。實例6中所用的AmpliSpeed載片熱循環(huán)儀僅稱重2.9kg，尺寸僅為約126mm×約295mm×約112mm。

沖洗指紋核酸沉積物隨后將沖洗液轉移到開放PCR載片提供了使用能夠選擇性地溶解核酸并且使得來自指紋核酸沉積物的PCR抑制劑留在襯底上的沖洗溶液的選擇。圖18的基底襯底組件表面1810-1.1(或占用的1809)也可以經(jīng)處理以具有保留抑制劑和釋放DNA到?jīng)_洗溶液中的相同功能。

含有指紋DNA收集和開放PCR功能兩者的混合型裝置提高了保管鏈的完整性，因為指紋DNA在核酸擴增反應結束之前未曾離開裝置。

由于液體轉移要求的簡單性(圖21展示例示性筒示意圖；工作流程在下文描述)，液體處置臂僅需要轉移至多25μL體積并且僅需要在XYZ方向上行進10cm距離。如果此系統(tǒng)經(jīng)設計以同時處理8個樣品，那么熱循環(huán)儀和CE模塊將比當前單獨的PCR和CE儀器小得多。液體處置器、PCR和CE組件所有三者可以通過單一計算機控制的事實也將幫助減小大小和重量。總運行時間可以短于市售微流體系統(tǒng)，所述市售微流體系統(tǒng)例如需要九十分鐘的RapidHIT^TM(Integenex)。因為筒極其簡單并且可以經(jīng)設計用于運行單一樣品，所以成本可以低于Rapid HIT^TM的成本，因為所述筒經(jīng)配置以運行四個樣品，可能引起損耗。

例示性工作流程.

●將筒放到儀器中。含有密封溶液的儲槽孔駐留于PCR熱循環(huán)儀內。含有甲酰胺和GS500大小標準(生命技術)的儲槽孔駐留于位于平移臺上的固持器中，其允許轉移甲酰胺和大小標準(生命技術)用于在擴增之后CE注射。

●將含有核酸的腮抹試放到含有約300μl(生命技術)溶解緩沖液的孔中。

●封閉儀器并且開始實驗運行。

●儀器激活切割器以切割孔與筒的其余部分之間的連接。

●在10分鐘培育之后，液體分配臂拾取移液管端部并且轉移3μL溶解物到含有直接擴增STR主混合物的PCR混合物孔中并且攪動混合物數(shù)次。

●儀器轉移并且將含有核酸的PCR混合物放到含有密封溶液(例如礦物油)的孔的底部中。密封溶液將防止PCR反應物蒸發(fā)。

●PCR熱循環(huán)可以如制造商的建議所引導來運行或循環(huán)可以按需要修改。典型運行可以是95℃/11m，然后是30個94℃/20s、59℃/2m、72℃/1m的循環(huán)，隨后60℃/25min和4℃-保持。

●在PCR之后，將1μL PCR產(chǎn)物轉移到含有甲酰胺和大小標準的孔中。

●將含有甲酰胺、大小標準和經(jīng)擴增核酸的孔通過平移臺輸送到CE模塊用于CE分析。

提供了一種用于識別目標核酸的系統(tǒng)，其包括：基底襯底組件，所述基底襯底組件包括一個或多個由疏水性區(qū)間隔開的親水性位點，其中至少一個親水性位點經(jīng)配置以含有至少一種目標核酸，并且進一步其中所述基底襯底組件由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成；反應組件，其經(jīng)配置以使所述至少一種目標核酸在所述至少一個親水性位點處擴增以形成至少一種核酸擴增產(chǎn)物；和檢測組件，其經(jīng)配置以識別所述至少一種核酸擴增產(chǎn)物的至少一種核酸序列。在一些實施例中，所述基底襯底組件可以是聚合膜或玻璃。在各種實施例中，所述反應組件可能不需要固體上部密封組件用于所述襯底。所述反應組件可以經(jīng)配置以向用于進行所述核酸擴增反應的所述至少一個親水性位點提供油密封層。所述反應組件可以經(jīng)配置以向所述一個或多個親水性位點中的每一者提供油密封層。所述反應組件可以經(jīng)配置以向所述基底襯底組件上的所述至少一個親水性位點上所含有的所述至少一種目標核酸提供核酸擴增試劑。所述反應組件可以經(jīng)配置以提供適合反應條件以對所述基底襯底組件上的所述至少一個親水性位點上所含有的所述至少一種目標核酸進行核酸擴增。所述系統(tǒng)可以進一步經(jīng)配置以從所述油密封下抽取一定體積的所述至少一種核酸擴增反應產(chǎn)物以用于通過所述檢測組件識別所述至少一種核酸序列。

所述系統(tǒng)的所述檢測組件可以選自熒光染料測序組件、半導體測序組件或焦磷酸測序組件。在一些實施例中，所述檢測組件可以是熒光染料測序組件。在一些實施例中，所述熒光染料測序組件可以是遷移率相依性熒光染料測序組件。在一些實施例中，所述遷移率相依性熒光染料測序組件可以是毛細管電泳。

本發(fā)明可以提供一種用于核酸擴增和識別的基底襯底組件，其包括：一個或多個由疏水性區(qū)間隔開的親水性位點，其中至少一個親水性位點經(jīng)配置以含有至少一種目標核酸；其中所述基底襯底組件由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成；并且進一步其中所述基底襯底組件經(jīng)配置以允許提取等分試樣的經(jīng)擴增目標核酸用于檢測所述核酸序列身份。所述基底襯底組件可以是聚合物或玻璃。

提供了一種試劑盒，其包括如上文所述的基底襯底組件，和任選地其使用說明書。所述試劑盒可以進一步包括用于核酸擴增反應的試劑。所述試劑盒可以進一步包括用于核酸測序反應的試劑。

提供了一種識別至少一種目標核酸的方法，其包含以下步驟：提供基底襯底組件，所述基底襯底組件具有一個或多個由疏水性區(qū)間隔開的親水性位點，其中至少一個親水性位點包括至少一種目標核酸，并且進一步其中所述基底襯底組件由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成；提供適用于使所述至少一種目標核酸在所述至少一個親水性位點處擴增的試劑；對所述至少一種目標核酸進行核酸擴增反應以形成至少一種核酸擴增產(chǎn)物；和檢測所述至少一種核酸擴增產(chǎn)物的所述核酸序列，因此識別所述至少一種目標核酸。

在一些實施例中，可能不提供固體上部密封組件用于所述襯底。在各種實施例中，所述方法進一步包括以下步驟：向含有所述至少一種核酸的所述至少一個親水性位點提供密封溶液層以用于所述核酸擴增反應。在一些實施例中，可以向所述一個或多個親水性位點中的每一者提供所述密封溶液層。在一些實施例中，所述方法進一步包括以下步驟：向所述襯底上的所述至少一個親水性位點上所含有的所述至少一種目標核酸提供核酸擴增試劑。所述方法可以進一步包括提供適合反應條件以對所述基底襯底組件上的所述至少一個親水性位點上所含有的所述至少一種目標核酸進行核酸擴增。在一些實施例中，從所述油密封下抽取一定體積的所述至少一種核酸擴增反應產(chǎn)物以通過所述檢測組件識別所述至少一種核酸序列。

在所述方法的一些實施例中，所述檢測組件可以選自熒光檢測組件、半導體檢測組件或焦磷酸檢測組件。在其它實施例中，所述檢測可以是熒光染料測序組件。在其它實施例中，所述熒光染料測序組件可以是遷移率相依性熒光染料測序組件。在其它實施例中，所述遷移率相依性熒光染料測序組件可以是毛細管電泳。

本發(fā)明還提供了一種用于識別目標核酸的系統(tǒng)，其包括(a)反應筒，其包括：經(jīng)配置以容納具有生物樣品的樣品襯底的溶解孔，所述樣品襯底包括所述目標核酸和等分試樣的溶解緩沖液，其中所述生物樣品溶解以釋放目標核酸；經(jīng)配置以容納等分試樣的PCR試劑的PCR孔，其中所述釋放的目標核酸擴增以形成經(jīng)擴增目標核酸樣品；經(jīng)配置以容納等分試樣的密封溶液的密封溶液孔，其中所述密封溶液轉移到所述PCR孔以密封所述開放PCR；和任選地，經(jīng)配置以轉移所述等分試樣的釋放的目標核酸、密封溶液和經(jīng)擴增目標核酸樣品中的任一者的轉移端部；和任選地，可操作地連接到所述反應筒的檢測樣品制備孔，其中所述檢測樣品制備孔經(jīng)配置以容納等分試樣的經(jīng)配置以制備用于識別所述經(jīng)擴增目標核酸樣品的核酸序列的所述樣品的試劑；并且其中所述反應筒包含一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料；(b)反應組件，其經(jīng)配置以使所述釋放的目標核酸擴增以形成所述經(jīng)擴增目標核酸樣品；以及(c)檢測組件，其經(jīng)配置以識別所述經(jīng)擴增目標核酸樣品的核酸序列。在一些實施例中，所述反應筒可以由聚合物或玻璃制成。在一些實施例中，所述樣品襯底可以是一段紙襯底，包括但不限于來自已經(jīng)收集有生物樣品的紙襯底的紙穿物，或腮抹試。在各種實施例中，所述反應筒可能不需要固體上部封閉組件用于所述反應筒。在一些實施例中，所述系統(tǒng)可以經(jīng)配置以將等分試樣的所述釋放的目標核酸從所述溶解孔轉移到所述PCR孔。在一些實施例中，所述反應組件可以經(jīng)配置以提供適合反應條件以對所述反應筒的所述PCR孔中所含有的所述釋放的目標核酸進行核酸擴增。在各種實施例中，所述系統(tǒng)可以經(jīng)配置以從所述油密封下抽取一定體積的所述經(jīng)擴增目標核酸樣品并且將其轉移到所述檢測樣品制備孔，以制備所述經(jīng)擴增目標核酸樣品以用于通過所述檢測組件識別所述核酸序列。在其它實施例中，所述檢測組件可以選自熒光染料測序組件、半導體測序組件或焦磷酸測序組件。在一些實施例中，所述檢測組件可以是熒光染料測序組件。在一些實施例中，所述熒光染料測序組件可以是遷移率相依性熒光染料測序組件。在一些實施例中，所述遷移率相依性熒光染料測序組件可以是毛細管電泳組件。所述系統(tǒng)可以進一步包括多個反應筒。

本發(fā)明還提供了一種用于核酸擴增和識別的反應筒，其包括(a)經(jīng)配置以容納具有生物樣品的樣品襯底的溶解孔，所述樣品襯底包括所述目標核酸和等分試樣的溶解緩沖液，其中所述生物樣品溶解以釋放目標核酸；(b)經(jīng)配置以容納等分試樣的PCR試劑的PCR孔，其中所述釋放的目標核酸擴增以形成經(jīng)擴增目標核酸樣品；(c)經(jīng)配置以容納等分試樣的密封溶液的密封溶液孔，其中所述密封溶液轉移到所述PCR孔以密封所述開放PCR；和任選地，(d)經(jīng)配置以轉移所述等分試樣的釋放的目標核酸、密封溶液和經(jīng)擴增目標核酸樣品中的任一者的轉移端部；以及任選地，(e)可操作地連接到所述反應筒的檢測樣品制備孔，其中所述檢測樣品制備孔經(jīng)配置以容納等分試樣的經(jīng)配置以制備用于識別所述經(jīng)擴增目標核酸樣品的核酸序列的所述樣品的試劑；并且進一步其中所述反應筒由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成。在一些實施例中，所述反應筒由一種或多種聚合物、玻璃或其組合制成。

本發(fā)明還提供了一種試劑盒，其包括用于核酸擴增和識別的反應筒，所述反應筒包括(a)經(jīng)配置以容納具有生物樣品的樣品襯底的溶解孔，所述樣品襯底包括所述目標核酸和等分試樣的溶解緩沖液，其中所述生物樣品溶解以釋放目標核酸；(b)經(jīng)配置以容納等分試樣的PCR試劑的PCR孔，其中所述釋放的目標核酸擴增以形成經(jīng)擴增目標核酸樣品；(c)經(jīng)配置以容納等分試樣的密封溶液的密封溶液孔，其中所述密封溶液轉移到所述PCR孔以密封所述開放PCR；和任選地，(d)經(jīng)配置以轉移所述等分試樣的釋放的目標核酸、密封溶液和經(jīng)擴增目標核酸樣品中的任一者的轉移端部；以及任選地，(e)可操作地連接到所述反應筒的檢測樣品制備孔，其中所述檢測樣品制備孔經(jīng)配置以容納等分試樣的經(jīng)配置以制備用于識別所述經(jīng)擴增目標核酸樣品的核酸序列的所述樣品的試劑；并且進一步其中所述反應筒由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成，和任選地其使用說明書。在一些實施例中，所述批次的所述反應筒由一種或多種聚合物、玻璃或其組合制成。在各種實施例中，所述試劑盒可以進一步包括用于核酸擴增反應的試劑。在各種實施例中，所述試劑盒可以進一步包括密封溶液。在一些其它實施例中，所述試劑盒可以進一步包括用于核酸測序反應的試劑。

本發(fā)明還提供了一種識別目標核酸的方法，其包括以下步驟：(a)提供反應筒，所述反應筒包括：經(jīng)配置以容納包含生物樣品的樣品襯底的溶解孔，所述樣品襯底包含所述目標核酸和等分試樣的溶解緩沖液，其中所述生物樣品溶解以釋放目標核酸；經(jīng)配置以容納等分試樣的PCR試劑的PCR孔，其中所述釋放的目標核酸擴增以形成經(jīng)擴增目標核酸樣品；經(jīng)配置以容納等分試樣的密封溶液的密封溶液孔，其中所述密封溶液轉移到所述PCR孔以密封所述開放PCR；和任選地，經(jīng)配置以轉移所述等分試樣的釋放的目標核酸、密封溶液和經(jīng)擴增目標核酸樣品中的任一者的轉移端部；和任選地，可操作地連接到所述反應筒的檢測樣品制備孔，其中所述檢測樣品制備孔經(jīng)配置以容納等分試樣的經(jīng)配置以制備用于識別所述經(jīng)擴增目標核酸樣品的核酸序列的所述樣品的試劑；并且其中所述反應筒包括一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料；(b)提供適用于使所述釋放的目標核酸在所述反應筒的所述PCR孔中擴增的試劑；(c)用等分試樣的所述密封溶液密封所述PCR孔；(d)對所述釋放的目標核酸進行核酸擴增反應以形成所述經(jīng)擴增目標核酸樣品；以及(e)檢測所述經(jīng)擴增目標核酸樣品的所述核酸序列，因此識別所述至少一種目標核酸。在一些實施例中，所述反應筒可以是聚合膜或玻璃。在一些實施例中，所述樣品襯底可以是一段紙襯底或腮抹試。在各種實施例中，所述方法可以進一步包括以下步驟：添加包括含有所述目標核酸的所述生物樣品的所述樣品襯底到所述溶解孔中，和使所述生物樣品溶解以釋放所述目標核酸。在其它實施例中，所述方法可以進一步包括以下步驟：在所述生物樣品已經(jīng)溶解以釋放目標核酸之后，用所述轉移端部將等分試樣的所述釋放的目標核酸從所述溶解孔轉移到所述PCR孔。在各種實施例中，可能不提供固體上部密封組件用于所述襯底。在一些實施例中，所述方法可以進一步包括以下步驟：用所述轉移端部將所述密封溶液轉移到所述反應筒的含有所述釋放的核酸和所述等分試樣的PCR試劑的所述PCR孔。在一些實施例中，所述方法可以進一步包括以下步驟：提供適合反應條件以使所述反應筒的所述PCR孔中所含有的所述釋放的目標核酸擴增以形成所述經(jīng)擴增目標核酸樣品。在一些實施例中，可以用所述轉移端部從所述油密封下抽取一定體積的所述經(jīng)擴增目標核酸樣品并且轉移到所述檢測樣品制備孔。在其它實施例中，所述檢測組件可以選自熒光染料測序組件、半導體測序組件或焦磷酸測序組件。在其它實施例中，所述檢測組件可以是熒光染料測序組件。在一些實施例中，所述熒光染料測序組件可以是遷移率相依性熒光染料測序組件。在一些實施例中，所述遷移率相依性熒光染料測序組件可以是毛細管電泳組件。在一些實施例中，經(jīng)配置以制備用于識別所述經(jīng)擴增目標核酸樣品的核酸序列的所述樣品的所述等分試樣的試劑可以包括變性劑。所述變性劑可以是甲酰胺。在一些實施例中，所述等分試樣的試劑進一步包括大小標準。

額外成像組件.在本發(fā)明傳授內容的另一實施例中，所述系統(tǒng)可以進一步包括用于收集個體的第二圖像的至少第二成像組件。個體的第二圖像可以是個體的面部或個體的能夠生物計量識別的部分。可以作為第二圖像收集的適合生物計量圖像包括視網(wǎng)膜掃描或虹膜掃描、人耳輪廓、面部辨識、手部幾何形狀、腳部幾何形狀、嗓音、氣味和香味。

處理器.在收集至少一個脊和谷特征標志之后，呈模擬或數(shù)字形式的特征標志可以被傳輸?shù)骄哂卸鄠€脊和谷特征標志以及所收集并且視為適合于傳輸?shù)娜魏纹渌锢砩镉嬃繑?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。在一些實施例中，所述系統(tǒng)包括經(jīng)配置以將獲自個體的脊和谷特征標志傳輸?shù)街辽僖粋€保存?zhèn)€體的脊和谷特征標志的數(shù)據(jù)庫的處理器。在一些實施例中，所述數(shù)據(jù)庫選自由以下組成的群組：法醫(yī)、犯罪、身份、兒童身份、失蹤人員、移民、機動車輛管理部門、恐怖分子、親子鑒定、被捕者、罪犯數(shù)據(jù)庫、訪問控制或其任何組合。

在使從個體收集的核酸擴增并且檢測由擴增產(chǎn)生的擴增子的核酸序列身份之后，系統(tǒng)的一個或多個處理器可以經(jīng)配置以將個體的核酸序列身份傳輸?shù)街辽僖粋€含有核酸序列身份的數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫選自由以下組成的群組：法醫(yī)、犯罪、身份、兒童身份、失蹤人員、移民、機動車輛管理部門、恐怖分子、親子鑒定、被捕者、罪犯數(shù)據(jù)庫、訪問控制和其任何組合。

識別符.在本發(fā)明傳授內容的其它實施例中，所述系統(tǒng)可以進一步包括用于使識別信息與個體的脊和谷特征標志、含有核酸的生物樣品和任選地物理圖像(包括面部圖像、虹膜圖像、視網(wǎng)膜特效或人耳圖像中的任一者)相關聯(lián)的識別符。在一些實施例中，個體的姓名包括于識別符中。所述識別符可以幫助使各種所收集樣品相關聯(lián)，并且可以排除在用于識別所收集的數(shù)據(jù)和樣品的非系統(tǒng)樣品標記情況下可能會發(fā)生的樣品混淆和人為誤差。在各種實施例中，所述識別符是字母數(shù)字的、圖解的、磁性的或電磁性的。在一些實施例中，所述識別符是條形碼。在各種實施例中，基底襯底組件包括識別符。在其它實施例中，框架需要識別符。在一些實施例中，用于裝置的封裝包括識別符。在其它實施例中，襯底組件和封裝兩者都包括識別符以幫助使所收集的樣品和圖像相關聯(lián)。如果多于一個成像組件包括于系統(tǒng)中，那么同一識別符可以用于一個個體的所有所收集的數(shù)據(jù)和樣品。

反應組件.在其它實施例中，所述系統(tǒng)另外包括擴增組件，其可以用以任選地從生物樣品釋放至少一種核酸；使至少一種核酸擴增；和/或分離經(jīng)擴增的至少一種核酸。反應組件經(jīng)配置以使在襯底上含有生物樣品的裝置經(jīng)歷核酸擴增反應，所述核酸擴增反應可以包括熱循環(huán)條件。其包括可以用于或適于含有此處描述的裝置的任何適當熱循環(huán)儀器。反應組件可以經(jīng)配置以經(jīng)歷含有核酸的單一生物樣品，即僅具有用于單一指紋核酸沉積物的單一區(qū)域的裝置。或者，反應組件可以經(jīng)配置以使多個含有核酸的生物樣品經(jīng)歷核酸擴增反應，所述生物樣品是如圖2中的來自多個個體的單一樣品或具有單一指紋核酸沉積位點的多個裝置。當反應組件經(jīng)配置以經(jīng)歷多個經(jīng)配置以含有單一指紋核酸沉積位點的裝置時，則反應組件可以包括構架以將多個裝置固定在反應組件儀器內用于安全處置。核酸擴增反應可以是聚合酶鏈反應，并且可以以開放PCR形式進行。反應組件可以進一步經(jīng)配置以在核酸和/或核酸擴增產(chǎn)物仍存在于裝置的襯底組件上的同時進行DNA測序反應。核酸測序反應可以是熒光染料測序反應、半導體測序反應或焦磷酸測序反應。當反應是熒光測序反應時，熒光測序反應可以是邊合成邊測序或桑格測序(Sanger sequencing)。含有至少一種核酸的生物樣品可以經(jīng)歷用于核酸標志物(例如用于STR、Indel、SNP和其組合的DNA標志物)的分析以及DNA測序方法。用于分析核酸的試劑是市售的，例如根據(jù)制造商的說明書的直接PCR擴增試劑盒或Select Express(應用生物系統(tǒng)，加利福尼亞州福斯特市)和18D系統(tǒng)(普洛麥格公司(Promega Corp.)，威斯康星州麥迪遜(Madison,WI))。

反應組件可以經(jīng)配置以便以開放PCR形式進行核酸擴增反應和/或測序反應，即其中裝置中所形成的反應孔用密封溶液層密封以防止反應期間的蒸發(fā)。在一些其它實施例中，反應組件經(jīng)配置以在裝置用覆蓋組件封閉時進行核酸擴增反應和/或測序反應。

密封溶液.在利用開放PCR的實施例中，通過反應混合物上的密封溶液層保護裝置的反應孔中的核酸擴增和/或測序反應混合物免于蒸發(fā)或污染。密封溶液可以是不可混溶的或在反應混合物上形成不可混溶層的任何適合流體或半流體。密封溶液可以是合成物質或天然產(chǎn)物。在一些實施例中，密封溶液的密度可以小于由密封溶液密封的反應混合物的密度。在一些實施例中，密封溶液可能不會抑制核酸擴增反應和/或測序反應。密封溶液在高溫和低溫兩者下都可以是穩(wěn)定的。密封溶液可能不會混合到核酸擴增混合物和/或測序反應混合物中。在一些實施例中，密封溶液是油。在一些實施例中，密封溶液可以是礦物油。

檢測組件.所述系統(tǒng)可以包括檢測組件，其中檢測組件經(jīng)配置以檢測核酸擴增的至少一種產(chǎn)物。此檢測可以識別核酸擴增產(chǎn)物的相應核酸序列，這可以提供個體的核酸序列識別。檢測組件可以是熒光染料檢測組件、半導體檢測組件或焦磷酸檢測組件。在一些實施例中，檢測組件是熒光染料檢測組件，其任選地可以是遷移率相依性熒光染料檢測組件。在一些實施例中，遷移率相依性熒光染料檢測組件是具有熒光檢測的毛細管電泳儀器使用。

這些額外組件中的任一者或全部可以用以識別個體。

試劑盒.本發(fā)明還提供了試劑盒。試劑盒可以含有本文所述的裝置的各種實施例中的任一者的一個或多個裝置，其中所述裝置可以具有如此處所描述的特征的任何組合，并且可以任選地含有裝置的使用說明書。所述試劑盒可以進一步包括收集輔助液體，包括但不限于溶劑、清潔劑或溶解溶液。所述試劑盒可以進一步包括用于穩(wěn)定化裝置的基底襯底組件上的生物樣品以用于存檔或裝運的試劑。所述試劑盒可以進一步包括用于分析樣品的試劑，包括但不限于抗體、染色劑、指示劑、瓊脂板或核酸擴增試劑。所述試劑盒可以含有其它用于反應(例如PCR擴增反應、核酸測序反應)或分析(例如STR、SNP或Indel分析)的試劑。所述試劑盒可以含有用于在反應期間密封基底襯底組件上的反應混合物的密封溶液。所述試劑盒可以含有一種或多種用于從收集到裝置的基底襯底組件的生物樣品提取核酸的蛋白酶。

所述試劑盒可以包括用于含有生物樣品和/或核酸的裝置的貯存封裝，并且還可以含有存檔說明。所述試劑盒可以進一步包括用于含有生物樣品或核酸的裝置的郵送封裝。

試劑盒中所包括的封裝可以包括框架以防止裝置的任何部分的污染。至少一個封裝的任何部分可以包括識別符以使裝置的任何部分與在收集生物樣品時獲得的脊和谷特征標志相關聯(lián)。所述識別符可以進一步使裝置、裝置的基底襯底組件、脊和谷特征標志以任何組合形式與提供樣品的個體相關聯(lián)。在各種實施例中，所述識別符是字母數(shù)字的、圖解的、磁性的或電磁性的。在一些實施例中，所述識別符是條形碼。

在一些實施例中，所述試劑盒可以包括關于裝置的使用；樣品收集后襯底或裝置的存放；裝置的襯底上進行的核酸擴增和/或核酸測序反應；和將至少一個脊和谷特征標志的圖像轉送到數(shù)據(jù)庫的說明書。所述試劑盒可以包括關于在樣品收集后將裝置郵送到另一設施用于分析或存檔的說明書。

方法.可以提供具有充足品質/量的指紋和生物樣品兩者來識別個體。可以以高品質提供通過穿過基底襯底組件和任選地掩模組件掃描而獲得的指紋的圖像。當根據(jù)擁有供參考用的數(shù)據(jù)庫的任何組織的要求來處理指紋的圖像時，數(shù)字化指紋可以滿足閾值要求。如實例2和4中、并且尤其圖5和11中可以看出，根據(jù)此處所描述的方法獲取指紋，可以獲得評分為最高水平NIST品質得分I的指紋。因此，提供了高品質的指紋圖像，其可以用電子方式以任何適合方式處理以指定特征點或其它分類特征，并且適用于傳輸?shù)饺魏螜C構以用于數(shù)據(jù)庫比較或用于存儲在數(shù)據(jù)庫中。一個非限制性實例是由聯(lián)邦調查局(一個美國政府機構)維護的集成式自動化指紋識別系統(tǒng)(IAFIS)。

在一些實施例中，所述至少第一成像組件是光學掃描儀，其中所述光學掃描儀包括LED、激光二極管、白熾光源或多譜成像器。所述至少第一成像組件或者可以是攝像機、有源像素成像器、CMOS成像器、在多個波長中成像的成像器、CCD攝像機、光檢測器陣列和TFT成像器。所述至少一個脊和谷特征標志可以用電子方式收集。所述至少第一成像組件的所述掃描表面可以由選自以下的材料形成：塑料、聚烯烴、聚苯乙烯、金屬、金屬合金、玻璃、硅或其組合。在一些實施例中，所述掃描表面的所述材料是透明或半透明的。

為了從指紋獲取具有充足量和品質的核酸，可能需要處理若干因素。為了確保充足量，可以指示個體用待成像的手指觸摸其面部的一部分一次或幾次，隨后將所述手指穩(wěn)固地壓在放在指紋成像系統(tǒng)的掃描部分上的基底襯底組件上。在所述方法的一些實施例中，可能不需要這樣。適用于所述方法中的所述基底襯底組件可以是聚合膜或玻璃。在一些實施例中，聚合膜基底襯底組件可以是合成聚合膜。在其它實施例中，聚合膜基底襯底組件可以是天然聚合物，包括但不限于淀粉、瓊脂糖、海藻酸鹽、角叉菜膠等。在一些實施例中，所述基底襯底組件可以是非粘合性的。在各種實施例中，所述基底襯底組件可以是透明或半透明的。

另一方面是與指紋同時從所沉積的核酸獲得高品質STR圖譜。在一些情形下，并發(fā)效應可見于所沉積生物樣品中存在的其它物質。雖然市售的直接擴增STR化學物質經(jīng)優(yōu)化來處置可能含有靛藍、血色素和腐殖酸(其全部都是PCR擴增過程的抑制劑)的生物樣品，但沒有系統(tǒng)針對從指紋沉積物獲取的生物樣品中所可能存在的抑制劑的類型優(yōu)化。取決于特定供體和個體皮膚在指紋識別時的生理狀況，可能存在不同量的皮脂和汗液。皮脂由皮脂腺生成并且含有蠟單酯(約25％)、甘油三酯(約40％)、游離脂肪酸(約15％)和角鯊烯(約10-15％)。汗液包括鹽、尿素、糖和氨。此外，當個體沉積含有生物樣品的指紋圖像時，可能存在例如化妝品、頭發(fā)產(chǎn)品和防曬劑的物質。這些化學品中的一些或全部可能會有助于PCR抑制。約5.4的正常皮膚pH也可能在直接擴增工作流程下影響PCR效率。PCR主混合物組成的調節(jié)可以減小這些物質中任一者的抑制效應。評估多種主混合物/緩沖液，市售緩沖液以及其它組合，已發(fā)現(xiàn)Global主混合物提供了最穩(wěn)定的結果。此特定主混合物提供了更高濃度的一種或多種聚合酶以及增加百分比的牛血清白蛋白(BSA)。這些主混合物組分兩者都幫助克服從指紋獲取的DNA樣品中所見的抑制劑。已經(jīng)出人意料地發(fā)現(xiàn)，用以濃縮樣品的樣品濃度抹拭的使用與如此處所描述的直接擴增可以組合，以從指紋內所沉積的高度有限的量的核酸提供高品質STR分析，即使來自其它物質的干擾也存在。如實例1-5和隨附圖3、6、9、12、15和16中可看出，電泳圖分析可以決定性地識別供應核酸的個體。

提供了用于收集含有至少一種核酸的生物樣品和收集個體的附件的至少一個脊和谷特征標志的方法，其包括提供至少第一成像組件的步驟。所述至少第一成像組件經(jīng)配置以提供能夠使所述至少一個脊和谷特征標志成像的能量波；并且具有掃描表面，所述掃描表面經(jīng)配置以允許所述能量波穿透所述掃描表面。所述方法還包括以下步驟：提供具備具有至少第一表面區(qū)域的基底襯底組件的裝置，其中所述基底襯底組件經(jīng)配置以允許所述能量波穿透所述襯底；從所述個體的所述附件收集所述生物樣品；并且由一種或多種經(jīng)配置以與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成。所述裝置可以是此處描述的具有任何組件組合的裝置的實施例中的任一者。所述方法還包括以下步驟：使所述個體的附件安置在所述掃描表面上并且與所述基底襯底組件接觸，因此收集所述生物樣品；和從通過所述能量波成像的所述附件收集所述至少一個脊和谷特征標志。所述附件圖像可以是手指、腳趾、手掌或腳底。收集所述生物樣品和收集所述至少一個脊和谷特征標志的步驟可以同時進行。

在一些實施例中，所述至少第一成像組件可以是光學掃描儀或電容掃描儀，并且所述至少一個脊和谷特征標志可以用電子方式收集。

所述方法可以進一步包括以下步驟：將所述個體的所述至少一個脊和谷特征標志傳輸?shù)街辽僖粋€包含脊和谷特征標志的數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫選自由以下組成的群組：法醫(yī)、犯罪、身份、兒童身份、失蹤人員、移民、機動車輛管理部門、恐怖分子、親子鑒定、被捕者、罪犯數(shù)據(jù)庫、訪問控制和其任何組合。

所述方法可以進一步包括以下步驟：在所述裝置的至少一個組件上提供識別符以使所述個體的所述生物樣品與所述個體的所述至少一個脊和谷特征標志相關聯(lián)，其中所述識別符是字母數(shù)字的、圖解的、磁性的或電磁性的。在一些實施例中，所述識別符是條形碼。

所述方法還可以包括在進行收集所述生物樣品的步驟之后對所述裝置的至少所述基底襯底組件存檔的步驟。

所述方法可以進一步包括在進行收集所述生物樣品的步驟之后將所述裝置郵送到另一位置用于存檔或測試的步驟。

所述方法可以進一步需要以下步驟：使所述收集到所述基底襯底組件的生物樣品經(jīng)歷核酸擴增反應。在一些實施例中，所述核酸擴增反應是聚合酶鏈反應。所述方法可以進一步需要以下步驟：在仍存在于所述基底襯底組件上時進行核酸測序反應。在一些實施例中，所述核酸擴增反應和所述核酸測序反應可以在同一反應孔中進行，過程之間不轉移或停止。在一些實施例中，所述擴增反應可以是STR分析、SNP分析或Indel分析的一個組分。

所述方法可以進一步需要以下步驟：將所述裝置的掩模組件放在所述基底襯底組件上，因此包圍所述基底襯底組件的所述至少第一表面區(qū)域。所述掩模組件可以由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成。在一些實施例中，將所述掩模組件放在所述基底襯底組件上的步驟在收集所述生物樣品的步驟之前進行。在其它實施例中，將所述掩模組件放在所述基底襯底組件上的步驟在收集所述生物樣品的步驟之后并且在使所述基底襯底組件上的所述生物樣品經(jīng)歷核酸擴增反應的步驟之前進行。所述方法可以進一步包括用密封溶液密封所述核酸擴增反應的步驟。所述反應孔可能不具有除所述密封溶液之外的其它上部封閉。或者，所述方法可以包括以下步驟：在所述核酸擴增反應期間將所述裝置的覆蓋組件放在收集到所述基底襯底組件的所述生物樣品上。在一些實施例中，將所述覆蓋組件放在所述基底襯底組件上的所述生物樣品上的步驟在用于所述核酸擴增反應的試劑已經(jīng)添加到所述基底襯底組件上的所述生物樣品中之后并且在所述反應開始之前進行。所述方法還可以包括以下步驟：在核酸擴增之前將覆蓋組件放在收集到所述基底襯底組件的所述生物樣品上以用于裝運或存檔。所述方法可以進一步包括以下步驟：檢測所述核酸的序列，因此識別所述個體。所述方法可以進一步包括以下步驟：將所述個體的所述核酸序列身份傳輸?shù)街辽僖粋€包含核酸序列身份的數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫選自由以下組成的群組：法醫(yī)、犯罪、身份、兒童身份、失蹤人員、移民、機動車輛管理部門、恐怖分子、親子鑒定、被捕者、罪犯數(shù)據(jù)庫、訪問控制和其任何組合。

提供了識別個體的方法，其包括提供至少第一成像組件的步驟，所述至少第一成像組件經(jīng)配置以提供能夠使個體的附件的至少一個脊和谷特征標志成像的能量波；并且包含掃描表面，所述掃描表面經(jīng)配置以允許所述能量波穿透所述掃描表面。所述方法還包括提供包含具有至少第一表面區(qū)域的基底襯底組件的裝置的步驟，其中所述襯底組件經(jīng)配置以允許所述能量波穿透所述襯底；從所述個體的所述附件收集包含核酸的生物樣品；并且由一種或多種經(jīng)配置以與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成。所述裝置可以是此處描述的具有任何組件組合的裝置的實施例中的任一者。所述方法還包括以下步驟：使所述個體的所述附件安置在所述掃描表面上并且與所述基底襯底組件的所述至少第一表面區(qū)域接觸，因此收集所述生物樣品；從通過所述能量波成像的所述附件收集所述至少一個脊和谷特征標志，因此提供所述個體的脊和谷特征標志識別；使收集到所述基底襯底組件的所述生物樣品的所述核酸經(jīng)歷核酸擴增反應；和檢測所述核酸的序列，因此識別所述個體。收集所述生物樣品和收集所述至少一個脊和谷特征標志的步驟可以同時進行。

在一些實施例中，所述至少第一成像組件可以是光學掃描儀或電容掃描儀。在各種實施例中，所述至少一個脊和谷特征標志可以用電子方式收集。在一些實施例中，所述附件可以是手指、腳趾、手掌或腳底。在其它實施例中，所述核酸擴增反應可以是聚合酶鏈反應。在各種實施例中，所述方法可以包括以下步驟：在仍存在于所述基底襯底組件上時進行DNA測序反應。在一些實施例中，所述擴增反應可以是STR分析、SNP分析或Indel分析的一個組分。

所述方法可以進一步包括以下步驟：將所述裝置的掩模組件放在所述基底襯底組件上，因此包圍所述襯底的所述至少第一表面區(qū)域，其中所述掩模組件由一種或多種與核酸擴增反應的反應條件相容的材料制成。在一些實施例中，將所述掩模組件放在所述基底襯底組件上的步驟可以在收集所述生物樣品的步驟之前進行。在其它實施例中，將所述掩模組件放在所述基底襯底組件上的步驟可以在收集所述生物樣品的步驟之后并且在使所述襯底組件上的所述生物樣品經(jīng)歷核酸擴增反應的步驟之前進行。

所述方法可以進一步包括用密封溶液密封所述核酸擴增反應的步驟。所述核酸擴增反應混合物可以不具有其它上部封裝。

所述方法可以進一步包括以下步驟：將所述裝置的覆蓋組件放在收集到所述基底襯底組件的所述生物樣品上。所述覆蓋可以在收集所述生物樣品之后放在含有所述核酸的所述基底襯底組件的所述至少第一表面上以用于對所述裝置裝運和存檔。在一些實施例中，所述覆蓋組件可以在用于所述核酸擴增反應的試劑已經(jīng)添加到所述基底襯底組件上的所述生物樣品中之后并且在所述反應開始之前放在所述襯底組件上的所述生物樣品上。

所述方法可以進一步包括以下步驟：將所述個體的所述至少一個脊和谷特征標志傳輸?shù)街辽僖粋€包含脊和谷特征標志的數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫選自由以下組成的群組：法醫(yī)、犯罪、身份、兒童身份、失蹤人員、移民、機動車輛管理部門、恐怖分子、親子鑒定、被捕者、罪犯數(shù)據(jù)庫、訪問控制和其任何組合。

所述方法可以進一步包括以下步驟：在所述裝置的至少一個組件上提供識別符以使所述個體的所述生物樣品與所述個體的所述至少一個脊和谷特征標志相關聯(lián)，其中所述識別符是字母數(shù)字的、圖解的、磁性的或電磁性的。在一些實施例中，所述識別符是條形碼。

所述方法可以進一步包括在進行收集所述生物樣品的步驟之后對所述裝置的至少所述基底襯底組件存檔的步驟。

所述方法可以進一步包括在進行收集所述生物樣品的步驟之后將所述裝置郵送到另一位置用于存檔或測試的步驟。

所述方法還可以包括以下步驟：將所述個體的所述核酸序列身份傳輸?shù)街辽僖粋€包含核酸序列身份的數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫選自由以下組成的群組：法醫(yī)、犯罪、身份、兒童身份、失蹤人員、移民、機動車輛管理部門、恐怖分子、親子鑒定、被捕者、罪犯數(shù)據(jù)庫、訪問控制和其任何組合。

本領域的普通技術人員將了解，多種修改、替代方案和等效物是可能的。所有此類修改、替代方案和等效物都打算涵蓋在本文中。

實例

以下程序代表了可以用于收集、分析來自個體的生物樣品和生物計量數(shù)據(jù)和對其存檔/編目的程序。

實例1.

使用如圖2中所示的裝置。通過使至少一個個體的一個或多個手指在由一片約2.5cm×約5cm的透明粘合劑膜放在Lumidign^TM光學掃描儀的掃描表面上制成的基底襯底組件上接觸，來使指紋成像。通過將SecureSeal 8孔墊圈(Grace Bio-labs，AB8R-0.5)放在含有指紋核酸沉積物的粘合劑膜頂部上，在每個指紋上形成開放PCR反應腔室(直徑為8mm)(圖2)。在此實例中，左上的兩個腔室(210-1.3和210-1.4)含有007對照DNA，左下的兩個腔室(210-1.1和210-1.2)在來自供體1的指紋上形成，并且右邊的四個腔室(210-1.5、210-1.6、210-1.7和210-1.8)在來自供體2的指紋上。每個在指紋上的腔室經(jīng)50μlSelect Express PCR反應混合物填充，其包括引物、聚合酶、dNTP、染料標記的ddNTP以及用于核酸擴增的其它試劑和緩沖液。兩個陽性對照腔室經(jīng)含有5ng 007對照DNA的50μlSelect Express PCR反應混合物填充。腔室的頂部用另一片透明粘合劑膜密封。將所裝配的指紋PCR裝置放在AB9700扁平熱循環(huán)儀塊上并且用膠帶固定在熱塊上。

圖2的裝置的新穎性質需要修改典型熱循環(huán)條件來實現(xiàn)最優(yōu)結果。所得經(jīng)修改的PCR熱循環(huán)條件是：96.5℃/1:30m，(98℃/15s，56℃/46sec，66℃/49sec)29次，60℃/7min，4℃-保持。

在熱循環(huán)之后，將1μl等分試樣的PCR反應物中的每一者與GS500大小標準和去離子甲酰胺混合，并且使用ABI 3130xl毛細管電泳儀器使用用于Select Express PCR樣品的默認條件進行分析：烘箱：60℃，預運行：15kV，180s，注射：3kV，10s，運行：15kV，1500s，毛細管長度：36cm，分離聚合物：POP4^TM聚合物與染料集：G5。使用ID-X軟件(應用生物系統(tǒng))分析所得STR電泳圖。針對來自反應孔210-1.5、210-1.6、210-1.7或210-1.8之一的樣品，獲得全部16種STR標志物和性別確定標志物釉原蛋白(Amelogenin)的完全STR圖譜(圖3)。在最上面泳道中從左到右，展示了針對D10S1248、vWA、D16S539和D2S1338的等位基因；從頁面頂部向下的第二泳道展示了針對釉原蛋白、D8S1179、D21S11和D18S51的等位基因；從頂部向下的第三泳道展示了針對D22S1045、D19S433、TH01和FGA的等位基因；并且底部圖展示了針對D2S441、D3S1358、D1S1656、D12S391和SE33的等位基因。

實例2.

使用如圖4中所示的裝置，并且將其放在Lumidign^TM光學掃描儀的掃描表面上。覆蓋組件404被翻轉打開。通過使個體的手指接觸并且覆蓋整個區(qū)域410-1，來使指紋成像。所獲得的指紋圖像(圖5)具有NIST品質得分1。覆蓋組件可以被翻轉封閉以便郵送到中心實驗室或其可以在從指紋掃描組件移開之后進行處理。覆蓋組件層和掩模組件層可以在區(qū)域410-1內所沉積的核酸擴增之前移開。將基底襯底組件層轉移到熱循環(huán)儀(包括但不限于AB 9700扁平熱循環(huán)儀塊)并且固定在熱塊上。

將所裝配的指紋PCR裝置放在AB 9700扁平熱循環(huán)儀塊上并且用膠帶固定在熱塊上。添加Select Express PCR反應混合物(50μl)到含有通過手指與基底襯底組件接觸而收集的核酸的區(qū)域410-1中。PCR反應混合物可以含有PCR相容的彩色染料以幫助后續(xù)的PCR產(chǎn)物回收。

通過在PCR反應混合物上添加密封溶液(例如礦物油)來密封PCR反應混合物。圖4的開放PCR裝置的新穎性質需要修改典型熱循環(huán)條件來實現(xiàn)最優(yōu)結果。所得經(jīng)修改的PCR熱循環(huán)條件是：96.5℃/1:30m，(98℃/15s，56℃/46sec，66℃/49sec)29次，60℃/7min，4℃-保持。

在熱循環(huán)之后，將1μl等分試樣的PCR反應物中的每一者與GS500大小標準和去離子甲酰胺混合，并且使用ABI 3130xl毛細管電泳儀器使用用于Select Express PCR樣品的默認條件進行分析：烘箱：60℃，預運行：15kV，180s，注射：3kV，10s，運行：15kV，1500s，毛細管長度：36cm，分離聚合物：POP4^TM聚合物與染料集：G5。使用ID-X軟件(應用生物系統(tǒng))分析所得STR電泳圖。獲得全部16種STR標志物和性別確定標志物釉原蛋白的完全STR圖譜(圖6)。在最上面泳道中從左到右，展示了針對D10S1248、vWA、D16S539和D2S1338的等位基因；從頁面頂部向下的第二泳道展示了針對釉原蛋白、D8S1179、D21S11和D18S51的等位基因；從頂部向下的第三泳道展示了針對D22S1045、D19S433、TH01和FGA的等位基因；并且底部圖展示了針對D2S441、D3S1358、D1S1656、D12S391和SE33的等位基因。

PCR試劑添加和密封溶液添加不必以上文所述的次序進行。同樣，可以添加礦物油的密封溶液到基底襯底組件上的含有指紋核酸沉積物的區(qū)域410-1，并且然后可以穿過密封溶液層移取50μl以接觸區(qū)域410-1中的指紋核酸沉積物。

實例3.

裝置810A(圖8)進一步展現(xiàn)了在PCR相容的襯底上從指尖捕獲DNA隨后直接在襯底上的指紋上形成PCR反應腔室以原位用于直接STR分析的可行性。裝置放在Lumidign^TM光學掃描儀的掃描表面上，以用于通過手指在基底襯底組件810A上的接觸來收集指紋圖像和核酸沉積物。在此裝置的一個形式中，指紋核酸收集于由透明粘合劑膜(生命技術，4306311)制成的基底組件襯底810A上。通過將SecureSeal孔(格雷斯生物實驗室，AB8R-0.5)放在包圍含有指紋核酸沉積物802A的區(qū)域810A-1的基底組件層粘合劑膜810A上，在沉積有含有指紋核酸802A的生物樣品的區(qū)域810A-1上形成反應腔室(直徑為約8mm并且深為約1mm直徑)。在粘結兩個層后，所得腔室經(jīng)50μlSelect Express PCR反應混合物填充。腔室的頂部用另一片空白透明粘合劑膜密封。將所裝配的指紋PCR裝置放在AB 9700扁平熱循環(huán)儀塊上并且固定。熱循環(huán)條件是：96.5℃/1:30m，29個(98℃/15s，56℃/46sec，66℃/49sec)的循環(huán)，60℃/7min和4℃-保持。在熱循環(huán)之后，用刀將PCR腔室的頂部覆蓋切割打開。將PCR反應物使用移液管回收，并且與GS500大小標準和去離子甲酰胺混合，并且使用AB 3130xl毛細管電泳儀器使用以下條件進行分析：烘箱：60℃，預運行：15kV，180s，注射：3kV，10s，運行：15kV，1500s，毛細管長度：36cm，分離聚合物：POP4^TM聚合物與染料集：G5。使用ID-X軟件(應用生物系統(tǒng))分析所得STR電泳圖。獲得全部16種STR標志物和性別確定標志物釉原蛋白的完全STR圖譜(圖9)。可以通過進一步優(yōu)化PCR熱循環(huán)條件進一步改進STR圖譜品質。在最上面泳道中從左到右，展示了針對D10S1248、vWA、D16S539和D2S1338的等位基因；從頁面頂部向下的第二泳道展示了針對釉原蛋白、D8S1179、D21S11和D18S51的等位基因；從頂部向下的第三泳道展示了針對D22S1045、D19S433、TH01和FGA的等位基因；并且底部圖展示了針對D2S441、D3S1358、D1S1656、D12S391和SE33的等位基因。

實例4.

在一個實施例中，可以使用以下程序制造裝置1001(圖10)：

1.將一片11mm直徑的粘性膠帶放在玻璃基底襯底組件1010上的凹面凹坑的底部。

2.施用幾滴市售的硅烷化試劑(例如，)到玻璃基底襯底組件1010。使用棉拭擦拭剩余暴露玻璃表面以去除玻璃基底襯底組件1010的所抹拭部分上的羥基的可用性。

3.重復步驟2一次。

4.用紙巾清潔載片表面。

5.去除粘性膠帶。

6.將具有約10mm直徑孔的由聚合膜制成的透明掩模組件1003放在載片上，將掩模組件中的孔與載片上的未經(jīng)處理的親水性區(qū)域對準。

在指紋收集期間，將裝置1001放在Lumidigm指紋掃描儀上以獲取與親水性區(qū)域1010-1接觸的食指的指紋圖像。獲得NIST品質得分為1的高品質指紋圖像(圖11)。在STR PCR分析期間，從裝置1001移開透明掩模組件1003。將在區(qū)域1010-1內含有指紋核酸沉積物的裝置1001放在AB 9700熱循環(huán)儀上。添加10μlSelect Express PCR混合物到親水性區(qū)域1010-1內所沉積的指紋核酸中。用礦物油層(大約200μl)密封反應混合物。熱循環(huán)條件是：96.5℃/1:30m，29個(98℃/15s，56℃/46sec，66℃/49sec)的循環(huán)，60℃/7min和4℃-保持。在熱循環(huán)之后，將PCR反應物使用移液管回收，并且與GS500大小標準和去離子甲酰胺混合。使用AB 3130xl毛細管電泳儀器使用以下條件分析等分試樣的此混合物：烘箱：60℃，預運行：15kV，180s，注射：3kV，10s，運行：15kV，1500s，毛細管長度：36cm，分離聚合物：POP4^TM聚合物與染料集：G5。使用ID-X軟件(應用生物系統(tǒng))分析所得STR電泳圖。獲得全部16種STR標志物和性別確定標志物釉原蛋白的完全STR圖譜(圖12)。在最上面泳道中從左到右，展示了針對D10S1248、vWA、D16S539和D2S1338的等位基因；從頁面頂部向下的第二泳道展示了針對釉原蛋白、D8S1179、D21S11和D18S51的等位基因；從頂部向下的第三泳道展示了針對D22S1045、D19S433、TH01和FGA的等位基因；并且底部圖展示了針對D2S441、D3S1358、D1S1656、D12S391和SE33的等位基因。

實例5.

第一例裝置1401A(圖14A)具有由與指紋收集和PCR反應條件兩者相容的薄膜制成的基底襯底組件1410A?；滓r底組件1410A經(jīng)PCR相容的粘合劑涂布。收集指紋圖像并且使指紋核酸1402A沉積在區(qū)域1410A-1內。當由薄(例如，1mm厚)玻璃載片制成的具有直徑為約10mm的通孔1407A的掩模組件1403A與在區(qū)域1410A-1中含有指紋核酸的基底襯底1410A粘結時，形成開放PCR反應孔。對準通孔以保持接入?yún)^(qū)域1410A-1。當實現(xiàn)粘結時，開放PCR裝置(1401B)準備好使指紋核酸沉積物1402B原位擴增而不需要任何處置或轉移。

第二例裝置1403B以如前一段落中所描述相同的方式形成，不同之處僅在于，掩模組件1403B的上表面例如通過用硅烷化試劑處理而經(jīng)處理以產(chǎn)生疏水性表面，以便保留核酸擴增反應中所使用的試劑。

第一例和第二例裝置1403B兩者都在AB 9700熱循環(huán)儀上。添加PCR主混合物(20μlSelect Expess PCR混合物)到含有指紋核酸的暴露基底襯底組件區(qū)域中，并且將混合物用約200μl礦物油覆蓋以密封反應物用于開放PCR。

熱循環(huán)條件是：96.5℃/1:30m，29個(98℃/15s，56℃/46sec，66℃/49sec)的循環(huán)，60℃/7min和4℃-保持。在熱循環(huán)之后，將等分試樣的每種PCR反應物使用移液管回收，并且各自與GS500大小標準和去離子甲酰胺混合。使用AB 3130xl毛細管電泳儀器使用以下條件分析每種個體樣品：烘箱：60℃，預運行：15kV，180s，注射：3kV，10s，運行：15kV，1500s，毛細管長度：36cm，分離聚合物：POP4^TM聚合物與染料集：G5。使用ID-X軟件(應用生物系統(tǒng))分析所得STR電泳圖。針對兩種開放PCR裝置，獲得全部16種STR標志物和性別確定標志物釉原蛋白的完全STR圖譜。參看圖15(具有掩模組件的親水性上表面的第一例裝置)和圖16(具有掩模組件的疏水性表面的第二例裝置)。在最上面泳道中從左到右，展示了針對D10S1248、vWA、D16S539和D2S1338的等位基因；從頁面頂部向下的第二泳道展示了針對釉原蛋白、D8S1179、D21S11和D18S51的等位基因；從頂部向下的第三泳道展示了針對D22S1045、D19S433、TH01和FGA的等位基因；并且底部圖展示了針對D2S441、D3S1358、D1S1656、D12S391和SE33的等位基因。

實例6.

將含有核酸的生物樣品通過接觸手指而沉積并且收集于3M PP2200膜上，一式三份地進行。隨后將沉積物用25μlSelect Express PCR反應混合物沖洗。將三個5μl沖洗液中的每一者轉移到具有4mm孔直徑的鐵氟龍印刷載片的單獨的孔中。然后用一滴礦物油覆蓋沖洗液。各自含有5μLSelect Express PCR反應混合物加1ng 007對照DNA的三個孔也裝載于同一載片上。然后將載片放在熱循環(huán)儀上，并且使用以下熱循環(huán)條件進行PCR反應：95℃/1m，(94℃/3s，59℃/16sec，65℃/29sec)29次，60℃/5min,4℃-保持。

在熱循環(huán)之后，將PCR反應物獨立地回收并且與GS500大小標準和去離子甲酰胺混合。使用AB 3130xl毛細管電泳儀器使用以下條件分析每種個體樣品：烘箱：60℃，預運行：15kV，180s，注射：3kV，10s，運行：15kV，1500s，毛細管長度：36cm，分離聚合物：POP4^TM聚合物與染料集：G5。使用ID-X軟件(應用生物系統(tǒng))分析所得STR電泳圖。

在三個指紋沖洗樣品中，一個給出完全圖譜(參看圖19)，并且另兩個給出部分圖譜。從全部三個對照樣品獲得完全圖譜(參看圖20)。

雖然前文說明書傳授了本發(fā)明的原理，出于說明的目的提供了實例，但本領域的技術人員通過閱讀本發(fā)明應了解，可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對形式和細節(jié)作出各種改變。