CN101283261B - 用于分析血液等生物流体的模块化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于生物流体分析系统中的模块化装置(100)。所述模块化装置(100)包括功能模块(101，102)，每个功能模块包括用于支承液压元件(103，104，105)的支承件，支承件包括至少两个在内部具有蚀刻管路的板(101′，101″，102′，102″)，当两个板并排组装在一起时，所述管路限定出通道。根据本发明，所述功能模块至少包括：第一制备功能模块(101)，其用于制备分析流体并且支承至少一个稀释容器(103)；以及第二注射功能模块(102)，其用于将所述稀释容器(103)中制备的流体向分析单元注射，所述第一模块(101)和第二模块(102)彼此连接。

Description

用于分析血液等生物流体的模块化装置

技术领域

本发明一般地涉及用于分析诸如血液、血浆等生物流体的系统领域。

具体地说，本发明适用于血样分析器，也称为血液分析仪。

背景技术

称为细胞计数的主要血液检查包括计数血液中含有的细胞组分。主要组分是红细胞、白细胞和血小板。这对于医生和兽医来说是重要的诊断手段。

通常由合格的技术人员在公共或私人医疗分析实验室中进行计数。在某些国家，医生也可以在其办公室中进行分析。每天进行计数的次数变化很大，从医生办公室中的一天几次测试到(私人或公共)大型实验室中的几千次测试不等。

因此，分析系统的制造者不得不提供各种不同的系统来满足其客户的特殊需求。分析系统的特征在于其产出率、所提供的血液参数的数量及其自动化程度。

取决于一定范围内的系统等级，产出率在每小时60至120次测试的范围内，其中操作者手动操作的次数或多或少，提供的参数或多或少：有可能仅限于计数细胞，或者具体地说扩展到能够区分白细胞的亚科。

歧管式液压管路很早就已为人所公知。使用这种管路能够大大减少将液压元件连接在一起所需的管件数量。这种数量上的减少能够提高装置的可靠性并因此减少维修。此外，使用歧管能够降低泄漏的风险并且能够增强流体管路耐试剂的能力。

具体地说，公知的是在支承液压元件的丙烯酸树脂支承件上制成生物流体分析系统。采用歧管技术，支承件包括至少两个在内部具有蚀刻管路的板，当两个板并排组装在一起时，所述管路限定出通道。所使用的液压元件具体地说包括稀释容器、通过压力/抽吸开关控制的隔膜阀、注射器、采样阀、隔膜泵、用于控制一体式隔膜阀的气动阀等。

美国专利No.5788927描述了这样一个系统。该文献中描述的丙烯酸树脂支承件用于实施非常特定的功能组，因此专用于某一系统。通过将相对较多的板并排组装在一起而制成支承件，支承件不仅包括通道，而且包括稀释容器和通过压力/抽吸开关控制的隔膜阀。支承件还用来支承采样阀、隔膜泵、用于控制一体式隔膜阀的气动阀以及加热器。

该文献中描述的系统因为将大量功能结合在共用的丙烯酸树脂支承件中而非常紧凑。然而，该系统没有表现出任何制造灵活性。例如出于增大并行执行的分析数量的目的，这种系统设计为实施至少包括制备、注射和分析流体在内的功能组，这种系统不是模块化的。增大并行执行的分析数量需要设计并制造全新的系统。

申请人为C2 Diagnostics的法国专利FR 2862387也描述了这样一个系统，该系统为带有塑料支承件的注射器组件的形式，用于制备、注射和按量配给所分析的流体。该注射器组件是独立的并与气泵协同操作。支承件中还结合有电磁阀，该支承件可以借助于支承件所支承的液压管路与光具座相连。

然而，该注射器组件没有提供制造灵活性。与美国专利No.5788927中提出的装置一样，该装置包含有预定的多个功能，在既定的注射器组件中，这些功能是不可变化的。要添加或修改功能，就需要设计新的注射器组件。

因此，对于既定的制造者来说，由于测量技术和制备血液与试剂的混合物的方式经常随着一定范围内的系统等级而有所不同，所以根据现有技术的教导制造的一定范围内的每一个系统都是特定的，利用自身的部件构建而成，并且需要专门的维修。

发明内容

本发明的主要目的是通过提出用在生物流体分析系统中的模块化装置来缓解上述缺陷，所述模块化装置包括多个功能模块，每个模块包括用于支承液压元件的支承件，支承件包括至少两个在内部具有蚀刻管路的板，当两个板并排组装在一起时，所述管路限定出通道，所述模块化装置构造成使得所述功能模块至少包括：第一制备功能模块，其用于制备分析流体并且支承至少一个稀释容器；以及第二注射功能模块，其用于将所述稀释容器中制备的流体向分析单元注射，所述第一和第二模块彼此连接。

本文中使用的术语“制备”是指制备分析流体的样品，特别是指采用稀释剂稀释分析流体，将分析流体与一种或多种试剂混合以及添加抗体、酶或者一种或多种真正染料的步骤。这些步骤传统上是借助于至少一个稀释容器(也称为混合容器)进行的。术语“注射”用于表示从稀释容器中取出流体并将其注入分析单元以分析流体的步骤。

采用本发明的模块化装置，利用不同的功能模块制备和注射生物分析流体。因此，可以在给定功能模块中以独立于其它功能的方式实现为各种系统所共有的功能，所述其它功能可能随着一定范围内的功能等级不同而不同。

因此，对于全范围系统所共有的功能，只制造一种功能模块。例如，流体注射可以是这些功能之一。制造者因此降低了需要制造的不同功能模块的复杂性和数量。

因此可以在改变注射流体方式的同时保留流体制备特性，反之亦然。因为可以利用两种不同的功能模块来执行分析器的两个主要功能，因此这两个主要功能可以是模块化的。这使得可以根据最终需求来选择分析系统的特性，而不需要像现在的状况那样改变整个系统。

独立并且分离地实现不同功能还使得分析系统易于维修。

在一种有利的实施方式中，注射功能模块的支承件通过注射功能模块的并排组装的两个板外周的边缘面之一以大致垂直的方式固定在制备功能模块的支承件上。

这使得模块化装置更紧凑，因此使分析系统更紧凑，这还使系统更容易实现模块化，例如使得容易将多个注射功能模块并行地放置在制备模块上，而不会增加系统的整个长方体体积。于是，可以在不增加系统总尺寸的情况下提高分析系统的产出率。此外，由于这种布置使得可以具有短的流体行进路径，因此可以减少所需的流体样品和试剂的量。

在一种有利的实施方式中，制备功能模块和注射功能模块在不使用管件的情况下连接在一起。

本文中使用的术语“管件”是指通常由塑料制成的管状元件，其在功能模块外部延伸，因此区别于所述功能模块的支承件中存在的通道。

通过消除在功能模块之间进行连接的管件，降低了出现故障的风险，并且简化了装置的制造、安装和维修。

因此，有利的是，设有至少一个穿过制备功能模块的支承板之一的孔口，该孔口用于以大致垂直于所述板的方式连接注射功能模块。

这使得可以缩短以垂直方式连接在一起的注射功能模块和制备功能模块之间的路径。

有利的是，在注射功能模块的外周的边缘面中设有至少一个孔口，用于与制备功能模块的通孔连接。

于是，通过将穿过制备功能模块的孔口与注射模块的边缘面中的孔口配合，可以获得简单而容易的无管连接。

在一种有利的实施方式中，至少一个功能模块被设置成使得液压元件固定在所述支承件的外部。

作为例子，液压元件从下列元件中选择：阀、注射器以及稀释容器。

本文中使用的术语“固定”是指两个功能模块的支承件之间、或者液压元件与功能模块的支承件之间的直接且可脱离的机械连接。通过将液压元件固定到支承件的外部，可以改变其数量和特性，并且避免使用附加管件。

在现有技术中，没有直接集成在板中的各种液压元件和用于取出样品和等分血液的器具通过柔性管件彼此连接，在最高等级的装置中这些柔性管件会特别多。这种管件需要操作者在制造过程中小心地铺设。这种管件容易随时间而劣化，并且还需要大量昂贵的维修。此外，这种管件构成主要事故源，因此构成分析质量的主要风险源。

此外，对用于制造全范围分析系统的液压元件需求的总体调查表明，所述需求局限于并且归纳为仅仅是：不同容积的若干注射器，稀释容器，使得可以执行血红蛋白的光度测量的特定稀释容器，以及至少一个光学和/或阻抗测量容器。

根据本发明，有利的是，液压元件固定在功能模块外部，并且优选地在不使用管件的情况下使用，从而使得可以以单元的形式实现标准化。例如，相同型号的注射器可以用于多个系统中。

因此，为了如现有技术中那样使得能够提供预定的准确的功能组，丙烯酸支承件优选地不包括诸如阀、注射器或稀释室等元件。这意味着本发明提供更加模块化的系统。

由于液压元件可以大量制造，因此有利的是，可以模制液压元件。然而，也可以机械加工液压元件。

另外有利的是，将液压元件制造成具有使其能够互换的紧固件和连接接口。

通过本发明，固定在制备功能模块上的液压元件的数量可以随着在一定范围内的系统等级而变化。

在一种实施方式中，本发明的模块化装置包括至少一个制备功能模块，所述制备功能模块包括用于直接且并行地连接多个功能模块的多个连接接口，所述多个功能模块每个都具有与制备功能模块的连接接口相配的连接接口，每个连接接口与制备功能模块内部的至少一列通道相连。

因此，在一种优选的实施方式中，本发明中使用的丙烯酸支承件用作液压元件和多个功能模块的刚性支承件，这些支承件的用途是通过通道将液压元件和多个功能模块连接在一起。由于形成模块的支承件是刚性的，因此可以用作机械支承件。这是一项不可忽视的优点，因为这样避免了像现在的状况那样使用专门支承分析系统的各种元件的结构。

通过使连接到制备功能模块上的注射功能模块的数量能够增加，本发明还使得可以通过增加分析产出率来制造一定范围内不同等级的分析系统，这使得可以使用相同的基本功能模块。

为了这一目的，有利的是，连接接口是相同的，使得能够连接各种功能模块，但是连接接口可以具有不同的特性并且适于每种功能模块的特定特征，这同样很好。

在一种优选的实施方式中，制备功能模块包括对应于将要引入稀释容器的每种试剂的流体入口，并且包括一个废物出口，该废物出口是所述模块化装置的单一出口。

因此，与制备模块连接的功能模块有利地以如下方式连接：废物集中在制备模块中并且经由制备模块的单一出口排出。术语“废物”定义为表示来自清洁容器的残留物、残留稀释液或混合物、诸如测量器具的稀释液或混合物以及存在于通道中的稀释液或混合物。

本发明还提供一种可以用于本发明的模块化装置中的制备功能模块，该制备功能模块包括用于支承液压元件的支承件，所述支承件包括至少两个在内部具有蚀刻管路的板，当两个板并排组装在一起时，所述管路限定出通道，所述制备功能模块支承至少一个稀释容器，并且适合与所谓第二注射功能模块连接，该第二注射功能模块用于将在所述稀释容器中制备的流体向分析单元注入。

有利的是，这种制备模块包括用于直接且并行地连接多个功能模块的多个连接接口，所述多个功能模块包括至少一个注射功能模块，每个模块都具有与所述制备功能模块的连接接口相配的连接接口，每个连接接口与所述制备功能模块内部的至少一列通道相连。

在一种优选的实施方式中，制备功能模块包括对应于将要引入稀释容器的每种试剂的流体入口，并且包括一个废物出口，该废物出口是所述模块化装置的单一出口。

本发明还提供一种适合用于本发明的模块化装置中的注射功能模块，该注射功能模块包括用于支承液压元件的支承件，所述支承件包括至少两个在内部具有蚀刻管路的板，当两个板并排组装在一起时，所述管路限定出通道，所述注射功能模块适合与支承至少一个稀释容器的所谓制备功能模块连接，以便于将在所述稀释容器中制备的流体向分析单元注入。

最后，本发明提供一种制造生物流体分析系统的方法，所述方法包括构造模块化装置的步骤，在该步骤中，将用于制备待分析流体的第一制备功能模块与用于将制备的流体向分析单元注入的第二注射功能模块连接，每个所述功能模块都包括用于支承液压元件的支承件，所述支承件包括至少两个内部蚀刻出管路的板，当两个板并排组装在一起时，所述管路限定出通道。

最后，本发明提供如上所述的至少一个功能模块在生物流体分析系统制造中的应用。

附图说明

参照附图根据下面的说明可以理解本发明的其它特征和优点，附图中示出非限制性的实施方式。在附图中：

图1是第一应用场合中本发明的模块化装置的透视图；

图2是第二应用场合中本发明的模块化装置的透视图；

图3是操作本发明的制备功能模块的操作示意图；

图4A和4B是本发明的注射功能模块的两个透视图；

图5是本发明的注射功能模块的液压管路示意图；以及

图6示出本发明的注射功能模块中的组装用板。

具体实施方式

在下面的说明中，各幅附图中相似的元件由相同的附图标记表示，附图标记包括两位数字以及位于前面用于表示图号的一位数字。

图1是本发明的模块化装置100的透视图。

如图1所示，本发明的模块化装置具有至少一个制备功能模块101，在制备功能模块101上可以连接有一个或多个标准功能模块，包括至少一个注射功能模块102。

每个功能模块都包括分别表示为101′、101″和102′、102″的至少两个形成支承件的板。在两对板中每对板的内侧面上蚀刻出管路。这些管路是对称的，从而如图1所示，当板成对地并排组装在一起时可以在板所形成的支承件内限定出通道，这些通道使液压元件能够互连。

从该图可以清楚地看到，本发明的原理包括在不同的功能模块101和102上实施分析系统的主要功能，即制备和注射分析流体。如下所述，因为能够利用数量有限的部件设计出具有不同能力和复杂性的全范围的系统，这确保了装置具有模块化特性。

为了能够执行其设计功能，每个功能模块具有固定在板外表面上的各种液压元件。

出于该目的，制备功能模块101具有执行稀释所需的器具，根据一定范围内模块化装置操作所处的等级提供这些器具。

制备稀释液所需的液压元件至少包括稀释容器103、阀104和注射器105，特别是在用于计量试剂的情况下需要这些元件。这些液压元件固定在模块101的支承件外部。以公知的方式，驱动注射器105的步进电机能够使速度和体积变化的同时保持良好的精度。

制备功能模块101设置有用于连接液压元件的连接接口106。本文中使用的术语“连接接口”是指通常由孔口构成的接口，其使两个功能模块或一个功能模块与液压元件能够在不使用管件的情况下连接在一起。有利的是，连接接口106包括至少一个流体入口和至少一个流体出口。有利的是，这些孔口是形成于功能模块的其中一个支承板中的通孔。

构成制备功能模块101的板中蚀刻出的通道使连接接口，更具体地说使各种液压元件能够彼此连接。

液压元件能够固定在功能模块的外部，这样使得容易调节功能模块的功能能力。具体地说，可以在制备功能模块上添加或移除稀释容器103，以便于增加或减少采用该特定的制备功能模块101能够执行稀释的数量。

一些连接接口因为设置在注射功能模块所连接的表面上而在图1中不能看到，这些连接接口本身设计为与功能模块进行连接，具体地说是与注射功能模块102连接。作为例子，这种连接接口与图6中所示用于注射模块的连接接口是相配的。有利的是，除了与制备功能模块的表面垂直之外，这种连接接口的形状与图6所示接口的形状相同。

制备功能模块101设置有连接器108，该连接器能够用于借助于管件将制备功能模块与功能模块或液压元件连接。

因此，在本发明的简单实施方式中，可以设计出借助于管件和这种连接器108将制备功能模块101与注射功能模块102连接。

与所连接的更多或更少液压元件和功能模块相关的制备功能模块101的尺寸决定了分析系统的尺寸、分析系统的产出率，并可能决定分析系统的自动化程度，并因此决定给定系统范围内的系统等级。

可以进行稀释的数量与系统在该范围内的定位密切相关。最低等级的装置经常可以应付采用一种稀释剂进行的简单稀释，而能够提供更多血液参数并且能够更快操作的最高等级的系统需要采用特定试剂进行多种稀释，稀释的数量通常为四个。

在一定范围内，稀释的数量可以有很大变化，并且并不总是需要将血液等分成几部分。本发明的原理使得有可能将用于取出和等分血液的器具置于制备功能模块的外部，或者为固定在板的外表面上的液压元件的形式，或者为同样固定在板的外表面上的特定功能模块的形式。例如，可以设计出利用采样阀作为固定在制备功能模块上的液压元件，或者作为包括支承采样阀的支承歧管的功能模块，该支承歧管设计为固定在制备功能模块上。

以一个或多个液压元件或者一个或多个功能模块的形式使功能位于外部，这一方面特别有利，因为它使得能够具体地说根据期望的产出率、期望的自动化程度以及待分析的参数等定制分析系统。

根据本发明配备的制备功能模块具有如下功能，即，能被适当限定并与其所连接的功能模块的功能相分离。本发明使得能够将不同数量的功能模块连接在一起，以便于构建各种系统中某一等级的系统。在图1和图2中示出这一点。

图1和图2清楚地示出本发明的模块化装置的模块化特性。这两幅图示出同一制备功能模块101，具体地说，通过采用“带箍”更换注射器和/或阀，利用相互兼容的不同直径的注射器，并在制备功能模块上连接不同数量的功能模块(在该实例中为注射模块102)，可以对该制备功能模块101进行更高或更低程度的配备。

图1示出最低等级的装置。制备功能模块101配备有四个稀释容器103、多个阀104以及多个注射器105。然而，该模块可以只有一个稀释容器以及少量阀和注射器。

制备功能模块101配备有单个注射功能模块102。从一个或多个稀释操作开始进行连续的测量。通常，在与红细胞相关的测量操作之后是与白细胞相关的一种或两种测量操作。

这种模块化装置适合于在不需要很高分析产出率的实验室中使用的最低等级的系统。还可以制造更紧凑的特定制备功能模块，其只有用于与单个注射功能模块连接所需的部分。

图2示出在最高等级的分析系统中使用的模块化装置。制备功能模块201配备有与图1所示制备功能模块相同但是数量更多的液压元件。制备功能模块201还配备有三个注射功能模块202a、202b和202c，这三个注射功能模块并行连接，并且使得能够与在六个稀释容器203中进行的稀释操作同时地进行三组测量。这种模块化装置200适合于具有较高分析产出率的系统。

采用该模块化装置200，可以同时进行多个稀释操作。在这样的情况下，将全部分析所需的至少全量的血液吸入，然后分成多个称为“等分试样(aliquots)”的部分，随后将这多个部分在不同的稀释容器中与合适的试剂混合。在下面将详细描述这一等分步骤，并且该步骤优选地在制备功能模块外部进行。

本发明不限于图1和图2所示的两种构造，而是可以增加功能模块连接接口的数量，可以将一个或多个功能模块或者等分、测量等液压元件连接并固定到制备功能模块上。还应该注意到，制备功能模块可以是单个模块，其具有更多或更少的装备或者为一定范围内的每个等级表现出特定的特性，例如更加紧凑，而注射模块保持相同。这不会使利用本发明的模块化装置制成的分析系统失去模块化特性。于是，有利的是，可以设计出适合于该范围内的每一等级的多个制备模块。

关于图1和图2所示实施例中的制备模块的装备，容器的数量可以在一个至六个容器的范围内变化。所选择的容器数量与执行预期分析所需的所谓“培养(incubation)”时间、期望的产出率、待分析的参数数量等相关。

“培养”时间通常是十到十五秒，因此在本发明的装置中，需要组织分析循环中的时间安排，以便于计数时间。因此，在经过某一长度的时间之后，某些容器可能不再适合使用，而其它容器则继续使用。

具有多个容器的优点在于能够特别是根据这些“培养”时间优化容器的应用。两个稀释容器使得能够执行与四个容器相同的分析，但是因此会变得更加缓慢。

通常借助于控制分析系统操作的软件来实现稀释容器的应用。当容器得到高效地应用时，可以大大提高产出率。

作为例子，所分析的参数不仅包括红细胞计数，而且包括单核细胞、淋巴细胞和粒细胞计数。在这样的情况下，单个容器就足够了。当在粒细胞中包括有关嗜中性粒细胞、嗜碱细胞和嗜酸性粒细胞(esophonils)数量在内的额外分析时，需要使用至少两个容器。

在图1和图2的模块化装置中，在制备功能模块上将所有容器置于一起，并且将至少一个用于注射至分析单元的功能模块连接在制备功能模块上，这样使得可能使分析器具的所有稀释容器彼此靠近。在现有技术中，通常使稀释容器靠近分析器具并因此彼此远离。于是，分析过程中在连接管件中产生的废物数量以及需要的试剂和取出的样品的量是大的。

在本发明中，由于容器靠近测量器具，并且通常来说，采用本发明的模块化装置获得的分析系统是紧凑的，因此减少了废物数量，需要的试剂和取出的样品的量也减少了。这很好地满足了节省试剂、限制取出的样品的量以及减少废物的需求，这种需求是生物流体分析领域中会碰到的。

分析例如血液等流体是在若干步骤中执行的方法，连续地借助于制备功能模块、注射功能模块以及与上述模块连接的其它功能模块依次并独立地执行这些步骤。下面将详细描述各个功能模块的组合操作。

分析的第一步骤包括将患者试管中容纳的一部分血液与试剂混合。该操作称为“稀释”，至少对于使细胞浓度适应分析单元并且根据随后将要进行的测量特定地制备细胞来说，该操作是必需的。该操作还用于破坏细胞的特定科，例如红细胞，从而只留下白细胞，如此使得更容易计数白细胞，或者区分白细胞的亚科，或者实际上着色细胞核，或者用特定抗体标记白细胞。

公知的第一种等分方法包括利用采样阀。血液经由采样阀被抽吸，并注入预定容积的环状物。然后，将采样阀打开以便将每个环状物中容纳的血液推至容纳相应试剂的不同稀释容器中。

法国专利FR 2770299中描述了第二种等分方法，该方法包括将注射针中容纳的一部分血液推入每个稀释容器的试剂流中。

采用这两种方法，需要非常精确地在稀释容器中执行混合。最普遍用于试剂的计量元件是注射器，并且注射器的容积与将要称量的量相适应。

如上所述，制备功能模块支承液压元件、注射器、阀、容器以及在等分之后执行稀释的液压连接管路。

通常，有必要遵守所谓的“培养”时间以确保血液和试剂之间可以发生完全的反应，同时也确保精确的反应温度。利用本发明，在制备功能模块中与其它步骤独立地执行该步骤。

图3示出对本发明的制备功能模块301的操作。制备功能模块301包括稀释容器303。根据所选择的等分方法，已经取出的样品经由制备功能模块301的通道321在试剂的推力下到达稀释容器或者经由样品获取针322到达稀释容器。同样，根据所选择的等分方法，试剂在其将分析样品推入稀释容器之后经由通道321到达稀释容器或者单独到达稀释容器。

为了确保试剂与分析流体良好地混合，有利的是，稀释容器设置有用于通过通道329和阀328将空气送入稀释容器内获得的混合物中的器具。

可选的是，所获得的稀释剂或者混合物323在容器中停留一定的“培养”时间，以便遵守反应动力学。

为了能够注射，稀释容器303与通向注射功能模块302的通道324相连，并且注射功能模块302与制备功能模块301相连。通过注射功能模块302经由所述通道324以下面详细描述的方式取出混合物323。

未取出的混合物的剩余部分通过通道325提取和排出，通道325通过阀327与废物出口326相连，有利的是，废物出口326是用于其中含有制备功能模块301的模块化装置的单一出口。

在稀释步骤之后，接下来的步骤是将分析流体注入分析单元，此处“分析”是包括进行细胞计数的通用术语。

分析单元优选是应用本发明原理制造的测量功能模块，但是也可以是通过管件与本发明的模块化装置相连的测量装置。

主要公知的测量方法是利用阻抗变化或者光学器具。

通过阻抗变化进行测量的方法以其发明人命名为Coulter方法，并且在1966年7月5日授权的美国专利No.3259842中进行了说明，该方法包括：将细胞混合在盐水溶液中，然后通过直径通常为50μm至100μm的小尺寸的标准孔口抽吸该溶液，并且在该溶液中流过电流。穿过该孔口的每个细胞表现得像绝缘体，并且使电流改变，从而产生与细胞体积成比例且能被计数和测量的脉冲流。当稀释容器固定在本发明的制备功能模块上时也可以直接在稀释容器中执行该方法，或者在向其注射稀释剂的测量单元中执行该方法。

该方法的重要改进之处包括借助于流体(也称为包覆流体)将细胞置于孔口的中心。

本领域技术人员公知的包覆方法用来在细胞穿过测量孔口时确定细胞路径的中心。这种改进的作用在于限制了由于混合物浓度导致的成对穿过的细胞的影响，也限制了相对于测量孔口的直径而言尺寸较小的细胞的影响。这样，电信号的质量得以改进，并且使得电子器件随后能够执行更好的处理。

通过包覆流体将细胞置于测量器具中心的方法(也称为细胞的液压聚焦-hydraulic focusing)在单独通过光学器具执行测量时是必要的，并且在通过阻抗执行测量时构成了重要的改进。与此相伴的是，需要另外的液压器具，因此产生额外的成本，并且通常阻碍了其在最低等级的系统中应用。

利用本发明，通过在一定范围内产生更高程度的适用于所有系统的一般化液压聚焦，可以补偿额外的成本。不管该范围内的系统等级如何，这种适用也可以使得分析的质量水平恒定。

利用光学方法的测量技术包括：使得通过包覆流体已经被明显置于光学毛细管中心的细胞流过在该细胞上聚焦的光源。通过利用细胞的吸光性、其使光以各种角度折射的能力，或者其在特别染色或通过抗体标记之后的荧光性，可以执行计数和测量。

可以将这两种方法进行组合。举例来说，法国专利FR 2653885描述了能够将两种类型的测量进行组合的循环容器。

如图4A和4B所示，注射功能模块402将固定在板(形成注射功能模块402)外部的各种液压元件相结合，以便能从制备功能模块的稀释容器向通过计数细胞执行分析并且与连接器433a、433b、433c和433d相连的单元注射分析流体，所述稀释容器经由位于注射功能模块402边缘面(未示出)上的具有孔口411a、411b、411c和411d的连接接口410与注射功能模块相连。有利的是，在本发明中所述连接器是一种连接接口的孔口。五个注射器405a、405b、405c、405d和405e、多个阀404以及两个电机407固定在注射功能模块402上。这些液压元件是对于利用液压聚焦向细胞计数单元注射细胞而言必不可少的液压器具的一部分。

为了便于移动电机407a和407b，它们经由支架413a和413b与注射器相连。这些电机是步进型电机，这种电机可以使得测量出的体积精度更高，并且使得容易改变注射速度从而与分析细胞更好地适应。架子414a和414b用于将电机407a和407b的旋转运动转变为线性运动。可以注意到，本发明不限于这些特定的构造。

图4中的实例所示的注射功能模块402特别适用于将流体并因此将细胞注入到法国专利FR 2653885中所述类型的光学容器中。

根据本发明的原理，优选的是，在光学测量功能模块上使用光学容器，该光学测量功能模块是独立的，并且至少支承所述光学测量容器和光具座。

采用公知的方式，这种容器可以将阻抗测量与利用吸光性、折射性或者荧光性执行的至少一种光学测量相关联。可以将这些光学测量进行组合。所选择的技术取决于分析细胞的类型。然而，使用的液压器具是相同的，因此，根据本发明的原理，无论所选择的测量类型如何，这些液压器具可以适用于标准的注射功能模块中。

图5是图4所示注射功能模块502的液压管路图。

注射功能模块502经由连接器533a、533b、533c和533d与光学测量容器531相连，优选的是，这些连接器使注射功能模块502在不使用管件的情况下直接与图5中虚线所示构成分析单元的光学测量功能模块532相连。当测量组件的尺寸较小时，可以形成与本发明的模块502直接相连的这种测量功能模块。

注射功能模块502还通过连接器511a、511b与稀释容器503a和503b的一个或两个相连，稀释容器503a和503b由该图中示意性地示出的制备模块501支承。

固定在注射功能模块502上的注射器505a、505b、505c、505d和505e被分成两组。每组注射器由图4中附图标记407a和407b所示的单个电机驱动。注射器505a和505b通过支架513a机械连接在一起，而注射器505c、505d和505e通过支架513b连接在一起。

注射器组505a和505b更具体地用于注射目的，而注射器组505c、505d和505e更具体地用于建立包覆并从一个或者两个稀释容器装填样品。

通过从制备功能模块501的与入口511a或511b相连的一个或者两个稀释容器将分析样品装填到测量回路534中开始测量循环。阀516用于选择稀释容器。通过推动注射器505c执行装填，从而将液体从稀释容器抽吸到回路534中。

然后，根据阀518和519的状态，通过注射器505a或者通过注射器505a和505b将分析样品推至注入器535中。这种布置使得当注射量较大时可以通过将两个注射器505a和505b的容积相关联来选择注射量范围。

注射器505d用于在腔室536中形成围绕细胞的包覆，以便当细胞穿过阻抗计数孔537时使细胞位于阻抗计数孔537的中心。

注射器505e用于在测量腔室539中形成第二包覆，细胞在经由孔口538(废物从该孔口排出)离开之前从光学测量器具(未示出)的前面穿过测量腔室539。

然后，优选的是，在将废物引导至集中和收集废物的制备功能模块501之前，经由管件或者经由通道将废物引导至注射功能模块502；或者，直接将废物引导至制备功能模块501，例如，经由管件并且不穿过注射功能模块502。

入口511d使包覆液体可以进入。

出口511c使得可以通过注射器505c向制备功能模块501推动废物(特别是存在于注射功能模块的通道中的废物)而将废物排出。

当注射功能模块502一直工作于同样的容积范围内时，可以去除阀518和注射器505a，以便优化注射功能模块。在这种情形下，用液压带箍(hydraulic strap)替代所述元件。歧管保持不变。

当注射功能模块502总是工作于单种稀释液时，可以去除阀516和入口511b。在这种情形下，用液压带箍替代所述元件。歧管保持不变。

这些注射器在机械上是可互换的，并且根据应用来选择注射器505a、505b和505d的容积。

注射功能模块502是独立的，并且可以控制用于形成测量条件所需的所有液压步骤，所述测量条件适用于对为该目的制备的一种或多种稀释液中的各种细胞族进行计数。注射功能模块502可以从两个不同的容器装填分析细胞，并且可以通过选择一个注射器或者通过组合两个注射器的容积来适应所分析的数量范围。

为了能够从分析红细胞(需要大约3μL的样品)转变为分析白细胞(需要100μL至200μL的样品)，这一点是重要的。

图6示出虚线所示的管路609的实例，管路609蚀刻在图4所示的注射功能模块602的板602′和602″中。

这些管路609经由穿过一个和/或其他板的孔口开着。这些孔口用于连接液压元件或者连接诸如制备功能模块等功能模块。

有利的是，注射功能模块602设置有连接接口610，连接接口610位于两个板602′和602″组装在一起后其周围限定的轮廓的边缘面上。该连接接口610具有至少一个通过液压管路与阀相连(如图5的液压管路图所示)的流体入口611a和至少一个流体出口611d。

如图6可以看出，孔口611a和611d在注射模块602的边缘面中可以居中布置或者稍微偏离中央布置。这取决于形成歧管的通道的方式。

容易理解的是，虽然图6所示的实施方式仅仅具有两个孔口，但是也可以在本发明的注射功能模块中以类似的方式使用其他附加的流体入口(特别是图5中附图标记511b和511c表示的孔口)。

制备功能模块上的O型圈(未示出)围绕每个孔口的外围放置，具有与孔口相配的形状，用来与将注射功能模块与制备功能模块保持在适当位置的器具相结合来密封两个模块的连接。举例来说，通过穿过制备功能模块并旋入用于该目的的孔617的螺钉来构造这种保持器具。

直接将一个或者多个注射功能模块连接到制备功能模块上减少了管件的数量，并且使得可以在两种类型的功能模块之间形成尽可能短的通道。

这种连接接口610用来在不使用管件的情况下经由注射功能模块602的边缘面将注射功能模块602与制备功能模块601相连。

因此，本发明使得可以基于其上连接有功能模块(包括至少一个注射模块)的制备功能模块的应用为中心，围绕模块化装置建立一种分析系统。

基于歧管的使用，本发明也可以解决一些技术问题，包括由于使用管件导致的位阻现象和维修困难。

制备功能模块具有与其上固定有电子元件的电子卡类似的功能。在本文中，元件是液压元件或者功能模块。制备功能模块充当“智能基体”，能够作为整个分析系统的紧凑支承件，还能够制备分析样品。尽可能标准的液压元件和功能模块以简单和直接的方式连接在制备功能模块上。本发明的原理使得可以通过将制备功能模块与至少一个注射功能模块相关联而形成各种模块化装置，以便利用极少的不同部件形成全范围的系统。

与制备功能模块相连的每个液压元件和功能模块借助于螺钉、咬合式固定件或者任何其它未在图中特别示出且为本领域技术人员公知的保持器具固定在制备功能模块上。

因为本发明的原理使得可以将产生分析处理的各种功能分成许多独立的功能模块，这些独立的功能模块可以根据其实施的功能串行或者并行地彼此直接相连，所以可以开发出一个携带光学测量座且更合适用于小装置的测量功能模块和另一个更合适用于大装置的功能模块，可以开发出一个更合适用于小装置的样品获取功能模块和/或血液等分功能模块和第二个更合适用于大装置的功能模块，等等。

此外，开发标准的功能模块使得可以通过在本发明的模块化装置中以不同方式或者以不同数量布置各种功能模块而制造一定范围内的不同等级的系统。

因此，根据本发明的原理，可以开发出用于分析系统所提供的每种功能的功能模块。具体地说，这些功能模块由以下模块构成，即，用于制备样品的功能模块和注射功能模块，以及光学测量功能模块、用于取出样品和等分血液的功能模块(由模块支承的取样阀)、用于生物化学分析且特别适用于不经由注射功能模块直接与制备功能模块相连的功能模块、排出功能模块、用于清洁稀释容器的功能模块、样品获取功能模块等。

各种功能模块被有利地开发为直接连接和操作，它们适用于彼此相连，并且有利的是，它们能够被直接连接而不必采用适配器。于是，可以通过使用更少量的部件，特别是大约15个部件形成全范围的并且是模块化的分析系统。

还可以通过将样品获取装置放在模块化装置的附近制成系统，在该模块化装置中多个注射功能模块如图2所示与共用的制备功能模块并行连接，每个注射功能模块继而与测量模块串行连接。

需要强调的是，利用这些能够串行连接的功能模块(例如，制备功能模块连着注射功能模块，注射功能模块连着测量功能模块)或者能够并行连接的功能模块(例如，多个注射功能模块与制备功能模块并行连接)还可以简化制造和维修以及节省空间。如果需要的话，可以获得如下分析系统，其易于搬移，是模块化和紧凑的，并且能够以高的产出率执行分析。

最后，应该注意到，模块能以彼此大致垂直的方式固定在一起的特性与固定在一起的功能模块的本质无关，并且所述特性对于分析系统的总尺寸而言特别有利。

然而，这并不意味着串行工作的功能模块(例如制备功能模块连着注射功能模块)不能以其他方式彼此固定，举例来说，通过彼此之间的短柱子物理上平行地互连。虽然尤其从维修方面考虑时这不太有利，但是本发明包含这种实施方式。当由功能模块支承的液压元件集成在支承件中代替固定在支承件的外表面上时，所述实施方式可以提供更大的紧凑性。

在所有情形下，统一制备样品并且一个或者多个功能模块连接于其上的制备功能模块的使用不仅可以获得更大的紧凑性、缩短流体路径，从而减少废物量，而且避免使用其它诸如携带有各种液压元件的金属结构等传统的支承器具。由两个刚性板形成的制备模块的支承件以有利且简单的方式执行机械支承功能。

Claims (13)

1.一种用于生物流体分析系统中的模块化装置(100)，所述模块化装置(100)包括功能模块(101，102)，每个功能模块包括用于支承液压元件(103，104，105)的支承件，支承件包括至少两个在内部具有蚀刻管路的板(101′，101″，102′，102″)，当两个板并排组装在一起时，所述管路限定出通道，所述功能模块至少包括：制备功能模块(101)，其用于制备分析流体并且支承至少一个稀释容器(103)；以及注射功能模块(102)，其用于将所述稀释容器(103)中制备的流体向分析单元注射，所述制备功能模块(101)和注射功能模块(102)彼此连接；其特征在于，注射功能模块(102)的支承件通过注射功能模块(102)的并排组装的两个板(102′，102″)外周的边缘面之一以大致垂直的方式固定在制备功能模块(101)的支承件上。

2.根据权利要求1所述的模块化装置(100)，其特征在于，制备功能模块(101)和注射功能模块(102)在不使用管件的情况下连接在一起。

3.根据权利要求1所述的模块化装置(100)，其特征在于，设有至少一个穿过制备功能模块的支承件的所述板之一的孔口，所述孔口用于以大致垂直于所述板的方式连接注射功能模块。

4.根据权利要求2或3所述的模块化装置(100)，其特征在于，在注射功能模块(602)的外周的边缘面中设有至少一个孔口(611a)，用于与制备功能模块的通孔连接。

5.根据权利要求1所述的模块化装置(100)，其特征在于，至少一个功能模块被设置成使得液压元件(103，104，105)固定在所述支承件的外部。

6.根据权利要求5所述的模块化装置(100)，其特征在于，液压元件从下列元件中选择：阀(104)；注射器(105)；稀释容器(103)；以及采样阀。

7.根据权利要求1所述的模块化装置(200)，包括至少一个制备功能模块(201)，所述制备功能模块包括用于并行地连接多个功能模块(202a，202b，202c)的多个连接接口，所述多个功能模块每个都具有与制备功能模块(201)的连接接口相配的连接接口，所述制备功能模块的每个连接接口与制备功能模块(201)内部的至少一列通道相连。

8.根据权利要求1所述的模块化装置，其特征在于，制备功能模块包括对应于将要引入稀释容器的每种试剂的流体入口，并且包括一个废物出口，所述废物出口是所述模块化装置的单一出口。

9.一种用在权利要求1至8中任一项所述的模块化装置中的制备功能模块(301)，所述制备功能模块包括用于支承液压元件(303，328，327)的支承件，所述支承件包括至少两个在内部具有蚀刻管路的板，当两个板并排组装在一起时，所述管路限定出通道，所述制备功能模块(301)支承至少一个稀释容器(303)，并且适于与注射功能模块连接，所述注射功能模块用于将在所述稀释容器(303)中制备的流体(323)向分析单元注入，其特征在于，所述注射功能模块的支承件通过注射功能模块的并排组装的两个板外周的边缘面之一以大致垂直的方式固定在制备功能模块的支承件上。

10.根据权利要求9所述的制备功能模块(201)，包括用于直接且并行地连接多个功能模块(202a，202b，202c)的多个连接接口，所述多个功能模块包括至少一个注射功能模块，所述多个功能模块中的每个都具有与所述制备功能模块(201)的连接接口相配的连接接口，所述制备功能模块的每个连接接口与所述制备功能模块(201)内部的至少一列通道相连。

11.根据权利要求9或10所述的制备功能模块，其特征在于，所述制备功能模块包括对应于将要引入稀释容器(303)的每种试剂的流体入口(321)，并且包括一个废物出口(326)，所述废物出口(326)是所述模块化装置的单一出口。

12.一种制造生物流体分析系统的方法，所述方法包括构造权利要求1至8中任一项所述的模块化装置(100)的步骤，在该步骤中，将用于制备待分析流体的制备功能模块(101)与用于将制备的流体向分析单元注入的注射功能模块(102)连接，每个所述制备功能模块和注射功能模块都包括用于支承液压元件(103，104，105)的支承件，所述支承件包括至少两个内部蚀刻出管路的板(101′，101″，102′，102″)，当两个板并排组装在一起时，所述管路限定出通道，其特征在于，所述注射功能模块的支承件通过注射功能模块的并排组装的两个板外周的边缘面之一以大致垂直的方式固定在制备功能模块的支承件上。

13.至少一个根据权利要求9至11中任一项所述的制备功能模块(101)在生物流体分析系统的制造中的应用。

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