CN101389947A - 微流格式的测定工具 - Google Patents

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Abstract

一种用于监测和诊断感染性疾病(如AIDS和疟疾)的与即时检验仪器平台有关的盒中的微流格式测定工具。该平台还可提供全血计数。仪器平台可固定所述盒和一部分光学系统，用于对盒内流动通道中的血样进行荧光和散射光有关的分析。

Description

微流格式的测定工具
本申请要求2005年12月29日提交的美国临时专利申请60/755,014的权益。
本申请是2006年12月22日提交的美国专利申请号11/615,884的部分继续申请，其要求2005年12月22日提交的美国临时专利申请60/753,293的权益。
本申请是2005年5月12日提交的美国专利申请号10/908,460的部分继续申请，其要求2004年5月14日提交的临时申请号60/571,235的权益。
本申请是2005年5月12日提交的美国专利申请号10/908,461的部分继续申请，其要求2004年5月14日提交的临时申请号60/571,235的权益。
本申请是2005年12月30日提交的美国专利申请号11/306,508的部分继续申请，所述专利申请是2004年9月27日提交的美国专利申请号10/950,898的部分继续申请。
本申请是2004年9月9日提交的美国专利申请号10/938,265的部分继续申请，所述专利申请是2002年11月26日提交的美国专利申请号10/304,773的部分继续申请。
背景
本发明涉及血细胞计数且特别是便携式血细胞计数。更具体来讲，本发明涉及血液分析。
HIV和疟疾是死亡率和发病率的两种主要病因，其各自可用快速诊断和有效治疗预防。这两种疾病的全球分布主要在撒哈拉以南的非洲。有证据提示疟原虫血症的发病率随HIV感染而增加，疟疾发病率随HIV感染而增加，HIV增加疟疾患者出现严重疟疾的危险，同时感染HIV可能降低预防或治疗疟疾的效果。对于HIV监测，重要标记物是CD4+淋巴细胞。CD4耗竭似乎与HIV疾病的发病机理直接相关。
有人可能提出总白细胞计数或淋巴细胞计数的任何变化都可影响人的CD4计数。这就是为什么一些人宁可提到变化较小的CD4百分数的原因。
当要求全血细胞计数(CBC)时，可能得到红细胞压积和血红蛋白(其提供关于红细胞的信息)和白细胞计数。“分类”可提示不同类型的白细胞和中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞等的百分数。对于HIV，重要的是淋巴细胞。
T细胞计数(CD3计数)可包括CD4计数和CD8计数。CD4/CD8比值可能不再经常使用。虽然较高的数目似乎对这些测量最有利，但人们可通过注意病毒载量、绝对计数CD4计数和CD4百分数和忽略CD4/CD8比值而避免一些混淆。
CD4+(也称为T辅助细胞)淋巴细胞可能负责机体的免疫防御。HIV感染引起这种淋巴细胞的丢失可导致免疫系统进行性恶化，并进展为与获得性免疫缺陷综合征(AIDS)有关的症状。治疗指南可能推荐用定量CD4+淋巴细胞和HIV病毒载量测试确定应当何时开始抗逆转录病毒药物治疗，以评估治疗方案进行的效果如何，帮助确定是否需要换成另一种药物方案。
在发展中国家有越来越多的HIV阳性个体，他们将继续占据医疗卫生保健服务并产生过度负担。在大多数发展中国家，监测HIV阳性个体CD4+淋巴细胞计数的现有设备有限或缺乏，因为现有测试方法太昂贵和复杂。简单、价廉、半定量监测CD4+淋巴细胞方法的有效性可引起下列疾病和公共卫生影响。用于测试和监测CD4+淋巴细胞水平的简化、低成本、容易使用的设备可使CD4测试能够更经常和连续使用，增加HIV疗法的功效，减少耐药，在发展中国家可能是非常有价值的。
早期和准确诊断由疟疾引起的感染对于有效控制疾病和预防并发症如脑型疟疾的进展和发生很重要。两种最致命和常见的疟疾是恶性疟(P)和间日疟，因此在发展中国家的世界中用低成本、容易使用的设备识别这两种类型非常有价值。
2005年12月22日提交的美国临时专利申请60/753,293通过引用结合到本文中。2005年12月29日提交的美国临时专利申请60/755,014通过引用结合到本文中。2005年5月12日提交的美国专利申请号10/908,460通过引用结合到本文中。2005年5月12日提交的美国专利申请号10/908,461通过引用结合到本文中。2005年12月30日提交的美国专利申请号11/306,508通过引用结合到本文中。2004年9月27日提交的美国专利申请号10/950,898的部分继续申请通过引用结合到本文中。2004年9月9日提交的美国专利申请号10/938,265通过引用结合到本文中。
概述
本发明是可在即时检验(point-of-care)(POC)微流仪器平台上提供免疫测定和血液学测试的装置。
附图简述
图1是即时检验仪器的框图；
图2是五种白细胞分类的图；
图3是具有抗原的白细胞的图；
图4a是三维透视的细胞曲线图；
图4b描述观察者在平台边缘右侧所见；
图5a同图4a的细胞曲线图，但左峰较右峰弱；
图5b同图5a的曲线图，但图的轴重新定向；
图6a显示具有几种大小的珠的计数和分类图；
图6b显示三种白细胞的分类图；
图7是微型便携式细胞计数仪的透视图；
图8是微型细胞计数仪的示意图；
图9是盖子没有压下时微型细胞计数仪更详细的示意图；
图10是盖子压下后微型细胞计数仪更详细的示意图；
图11是显示流体动力学聚焦部件形成液流和核心的图；
图12是用于分析核心流的光源和检测器阵列的图；
图13是光的高斯点的图；
图14是光散射的光源和检测器排列的图；
图15是邻近流动通道的三组光源和相应检测器的图；
图16是图解盒某些特征的示意图；
图17是显示分析血样的图解方法的示意流程图；
图18是显示获得多种红细胞参数的图解方法的流程图；
图19是显示另一种分析血样的图解方法的示意流程图；
图20显示具有溶胞剂沉积区和气泡捕获器以改善血红蛋白测量精度的卡；
图21是具有散射子系统和荧光光学子系统的细胞计数盒的图；
图22是散射和荧光子系统光学排列的示意图；
图23是血液成分图；
图24a和24b显示具有连接细胞用于荧光识别细胞的标记的抗体；
图25是流动通道内荧光光学子系统的图；
图26是配备透镜的荧光光学子系统的图；
图27显示戴在手腕上的微型细胞计数仪；
图28是具有光散射检测器的流动通道侧视图；
图29a是FALS对SALS数据的图，显示三种白细胞的分类；
图29b是FALS对LALS数据的图，显示除了图29a之外的另两种白细胞的分类；
图30是与微型细胞计数盒关联的二色分光镜型光学系统的示意图；
图31是与微型细胞计数盒关联的棱镜光束识别器型光学系统的示意图；
图32是显示测定AIDS和疟疾各种参数成分的表；
图33是与图25的光学系统关联的更详细的微型细胞计数的盒示意图；
图34显示即时检验仪器如血液学分析仪和流式细胞计数仪的闭环泵送系统；
图35a和35b是显示闭环泵送系统流速精确度的图；
图36是显示比较微型细胞计数仪和台式细胞计数仪的表；
图37是提供AIDS(CD4)测定的微型盒式布局的图；和
图38是显示具有免疫测定和血液学测试应用的微型盒的操作顺序图。
详述
对用于诊断、监测和生命科学应用的即时检验(POC)仪器的需求越来越多。POC流式细胞计数仪的一项重要用途是监测正在用药(ART)的AIDS(感染HIV)患者和其它患者，包括其它疾病患者。流式细胞计数仪在微流格式(microfluidic format)中提供这些测定的工具。
本发明提供用即时检验仪器实施CD4/CD8/CDXX测定(用于监测HIV感染患者)的方法。该测定可在一次性塑料分析卡的微流格式中实施。该卡将不仅能够进行CDXX测定，还能够进行总/分类白细胞计数。本发明可提供两种可合并在单个微流盒(microfluidic cartridge)上的各模块的测试(CDXX测试或免疫测定测试和血液学测试)。该盒可具有层状结构或者至少部分具有模塑(molded)结构。盒的材料可包括各种类型的塑料和玻璃材料。适当时结构可使用其它材料，例如某些电子部件如埋入电极的导电材料。
微流格式的一些优点包括试剂消耗最少(因此降低测试成本)、容易使用(因为两种测试在同一个卡上进行)以及简化的样品制备程序(培养不超过30分钟等)。本发明可包括在微流盒的微流格式中实施不同测定功能。这些功能可包括混合、分离、过滤、冲洗、预浓缩(preconcentration)、溶解、分选等。
本发明可以是能够从全血样品输入中对白细胞计数和分类的POC整合散射和荧光流式细胞计数仪。本POC仪可用于CD4监测(CD4绝对计数和CD4百分数)。该细胞计数仪可由手提式仪器和信用卡大小的一次性分析盒组成。一次性盒可包含板载试剂池(on-boardreagent reservoirs)(稀释剂、溶胞液和鞘液(sheath fluid))、全血样品采集毛细管和板载液流传感器。细胞计数仪系统可包括在盒上自动制备样品、红色-VCSEL-阵列基电子自对准(array-based electronicself-alignment)、非常小的三通道泵送系统和常规-先进的电子和图示用户界面。
图1是即时检验(POC)仪器及其操作的框图。可将全血样品置于方框111中。可使一些全血移动通过溶胞孔112除去红细胞，以便在方框113主要得到白细胞。一些白细胞可在方框114进行基于散射的细胞计数，在方框115得到白细胞计数和五种分类。
从方框113，一些白细胞也可到达方框116，用于与荧光标记的抗体一起培养。这用于在方框117得到关于CD4、CDXX、疟原虫、结核病(TB)等的提示和/或量的信息。
在方框111，一些白细胞也可到达散射和细胞计数方框118，得到RBC计数和红细胞压积数据。而且，从方框111，全血也可到达方框120进行溶解和吸收，得到血液中血红蛋白量的信息。图1各方框操作可在微流盒或卡上实施，可将其视为血液学分析仪。盒的主要目的之一是获得全血计数参数，其可包括红细胞计数、白细胞计数、血红蛋白量、红细胞压积数据、血小板计数和五种白细胞分类。方框115、119和121可提供全血计数。方框117可提供荧光分析。两种主要操作可在微流盒上实施和完成，该盒可以像普通信用卡一样小，且为一次性的。
将白细胞分成五群后，可将一群或多群再分成亚群。可将一群淋巴细胞用荧光或荧光标志物或标记物标记。细胞可具有抗原和来自盒上提供的贮池的抗体，抗体可与某一抗原结合。淋巴细胞亚群可具有临床意义。再分亚群可产生CD4、CD45、CDX、CDXX细胞群，让医生知道和/或推断病原体等，并监测HIV、AIDS、疟疾、TB患者等。甚至可用荧光标记物标记单核细胞。可标记抗体以降低假报警率。
应指出虽然同时感染HIV和疟疾可导致病死率增加，但这种共感染的问题可能小于HIV/结核病共感染，因为两种疾病通常侵犯不同年龄范围的人群，疟疾最常见于年轻人而结核病最常见于老年人。然而，在疟疾不稳定传播的地区，在疟疾爆发期间HIV可促进成年人严重疟疾的发病率。
HIV与疟疾之间还可有密切关联。这种关联已经提示疟疾本身是HIV传播的主要促进因素。病毒载量越高，可导致HIV传播越严重，疟疾可导致高HIV病毒载量。这种显而易见的因果关系可以是测定测试具有确定患者是否患有HIV、疟疾和/或TB的能力的理由。
疟疾可能是最常见的感染性疾病之一，是严重的公共卫生问题。人们认为该疾病是由原虫属原生动物寄生虫引起。该病最严重的形式可以由恶性疟原虫和间日疟原虫引起，但其它相关物种(卵形疟原虫和三日疟原虫)也可感染人。这类人致病性原虫物种通常称为疟原虫。
图2是根据小角散射比大角散射的数据分别作纵轴和横轴描绘的五种白细胞分类的图，得到五群白细胞131、132、133、134和135的图。图3显示白细胞136如淋巴细胞，具有抗原137和与其呈钥匙和锁样匹配的抗体138。其上具有抗原的各细胞可最终来自全血。
图4a是直角测量描绘数据的淋巴细胞三维图。将数据用荧光强度(其表示多少细胞被抗体标记)对FALS在与图4a的平面平行的平面上进行3-D绘图，第三个坐标SALS从该平面伸出。图4a显示双峰(141和142)透视图。图4b显示从图4a侧面方向观察实例细胞143。图5a与图4a相似，但第一个峰的振幅较小，这可提示机体反应较弱。图4a的峰141可提示机体反应良好。峰141与峰142的比值可提供关于受试者健康状况的某些信息。图5b显示SALS对荧光的图，展示峰141和142。
各种参数可用于血液学分析。可用光学方法在血样中获得四个重要参数，红细胞(RBC)计数(细胞/μL)、血小板(PLT)计数(细胞/μL)、平均细胞体积(MCV)和红细胞分布宽度(RDW)。MCV有效测量RBC的平均大小。RDW是RBC中大小的变异。RBC大小的变异越大，RDW越大。
RBC计数是每单位体积分析血液RBC的实际数。Hct是红细胞压积，为RBC×MCV，可测量血液的携氧能力(即单位体积分析中所有细胞的总能力)。Hct也可以视为RBC在血液中占据的空间量，或者全血中红细胞组成的比例。MCH是“平均细胞血红蛋白”，其是每个RBC中血红蛋白的有效量。MCH可视为个体RBC中血红蛋白平均或接近平均的质量，单位是皮克。MCH＝Hb÷RBC。Hb是单位体积分析样品的血红蛋白量。MCHC是“平均细胞血红蛋白浓度”，可视为每个RBC中每单位体积的血红蛋白浓度。MCHC＝Hb÷Hct。
一组测量参数可包括细胞流速(FR)、测量时间(T)、稀释系数(DF)、RBC计数的数目(NRBC)、血小板计数的数目(NPLT)、血红蛋白量(Hb)和实际各细胞i的直径(微米)(drbci)。<drbci>是细胞的平均测量细胞直径，用{drbci}表示。一些主要的计算参数可包括：RBC＝NRBC÷(DF×FR×T)；PLT＝NPLT÷(DF×FR×T)；MCV＝(π/6)x<drbci 3>；和RDW＝SD{[(π/6)drbci 3]}÷MCV，其中SD表示测量数量的标准差。计算参数可包括：Hct＝RBC×MCV；MCHC＝Hb÷Hct；和MCH＝MCHC×MCV。
模块121可用于测定血样中血红蛋白的量(Hb)或血红蛋白浓度。该模块可用血红蛋白吸收确定Hb。血红蛋白在血液中的量可用克/升表示。
可将可重复的三种白细胞分类成功地用图6a和6b表示。图6a显示5-和6-μm珠计数和分类的图，分别如群145和146显示。该图是根据珠的FALS比SALS描绘。每种珠类型的绝对计数出现在约5％预测值内。图6b显示由显示几群细胞的散射数据得到的白细胞散点图结果。根据即时检验型仪器将细胞的FALS对比SALS绘图。在图6b的散点图中可区分三群白细胞147、148和149(分别为淋巴细胞L、单核细胞M和粒细胞G)。总WBC计数出现在用商用血液学分析仪测量同一样品所得类似测量值的6％之内。
红色VCSEL阵列可解决流式细胞计数中最关键的问题之一，可包括使聚焦激光点对准粒子流动路径。通常，在模塑部件如一次性流体盒中对准有些困难，因为此类部件的使用存在一定不精确性。用激光线性阵列代替标准单激光可提供测定特殊细胞的实际精确路径和允许自对准(self-alignment)的方法。
本POC细胞计数仪可包括获取全血样品、试剂贮存、连续溶解红细胞、将白细胞以三维流体动力学/几何学聚焦入血细胞大小的核心内进行流式细胞计数以及样品和废液贮存室的微流路(microfluidic
circuitry)。不需要任何准备步骤、使用最少试剂并将样品、试剂和废液保留在卡上就可以用单滴(15μL)血液直接操作。
分析盒上微量级通道内的液流可以呈层叠状，让互溶混液体(如全血和水)相互紧靠流动，只通过分子和对流扩散混合。这可以使生物学粒子(如血细胞)能够暴露一段控制的时间，允许通过化学和渗透压选择性溶解红细胞(RBC)，以便保留可检测和识别的白细胞。这种在盒上选择性溶解RBC的方法称为“飞行溶解(lysing-on-the-fly)”(LOF)，可提供的优点是所有细胞都暴露于溶胞剂相同的时间量，与在台式细胞计数仪进行的批量溶解不同。
除了本发明的光散射基POC细胞计数仪之外，可以有两个有利于PCO细胞计数仪的其它方面。光散射基仪器上双色光荧光可用于进行CD4/CD45测定。POC还可以是能够测定CD4、CD45、CD34、CDX、CDXX等的整合散射/荧光细胞计数仪。一次性卡或盒可允许用卡载mAb对白细胞进行卡载染色和溶解红细胞。可将本POC血液学分析仪设计为CLIA-用后即弃的(waived)仪器以进行全血计数(CBC)测试。
图7是图解微型便携式细胞计数仪的透视图。可将这种细胞计数仪版式与本发明结合使用。细胞计数仪总体如10显示，可包括外壳12和活动式或更换式盒14。图解外壳12可包括基板16、盖子18和连接基板16和盖子18的铰链20。基板16可包括光源22a和22b，连接光学器材和操作细胞计数仪必需的电子设备。盖子12可包括手动加压元件、具有控制微阀的压力室和连接光学器材的光检测器24a和24b。
活动式盒14可经过样品收集口32接收样品流体。帽38可用于在活动式盒14内不使用时保护样品收集口32。活动式盒14可进行血液稀释、红细胞溶解和流体动力学聚焦(hydrodynamic focusing)形成核心。活动式盒14可具有流体回路结构，其中一些可用具有蚀刻通道的层状结构装配。
当盖子18处于开放位置时，可将活动式结构或盒14插入外壳内。活动式盒14可包括用于接收基板16中登记插销28a和28b的孔眼26a和26b，其帮助对准和联接仪器的不同部分。活动式盒14还可包括透明液流窗30a和30b，其对准光源22a和22b阵列和光检测器24a和24b。当盖子移动成关闭位置和系统加压时，盖子18可分别通过压力供给口36a、36b和36c将控制压力提供至活动式盒14中的压力接收口34a、34b和34c。
开始测试时，可举起盖子18，将新盒14放置和登记在基板16上。可将血样引入样品收集器32内。可关闭盖子18，系统手工加压。可以非手工进行加压。一旦加压，则仪器可进行白细胞计数测量及其它测量。活动式盒14可提供血液稀释、红细胞溶解和流体动力学聚焦形成核心。光源22a和22b、光检测器24a和24b和关联控制和处理电子设备可根据光散射荧光信号进行白细胞分类和计数。如果不用外壳12的铰链结构，预期可用滑动盒槽(sliding cartridge slot)或任何其它合适的结构。
图8是图7图解细胞计数仪的示意图。如上，基板16可包括光源22a和22b、相关的光学器材和操作细胞计数仪必需的控制和处理电子设备40。基板16还包括细胞计数仪的电源电池42。显示的盖子18具有手工加压元件44、具有控制微阀的压力室46a、46b和46c，以及具有连接光学器材的光检测器24a和24b。
活动式盒14可经样品收集口32接收样品流体。当通过盖子18加压时，活动式盒14可在本装置内进行血液稀释、红细胞溶解和流体动力学聚焦形成核心。一旦形成后，可将核心向下提供至液流路径50，其穿过图7的液流窗30a和30b。基板中的光源22a和22b与相关的光学器材可经过液流窗30a和30b将光提供穿过和到达核心流。光检测器24a和24b与相关的光学器材可接收也分别经过液流窗30a和30b来自核心的散射和非散射光。控制器或处理器40可接收来自检测器24a和24b的输出信号，对核心流中出现的所选白细胞进行分类、识别和计数。
活动式盒14可包括流体控制方框48，帮助控制每种流体的速度。在图解实例中，流体控制方框48可包括感知各种流体的速度并将速度报告至控制器或处理器40的流速传感器。然后控制器或处理器40可调节与压力室46a、46b和46c连接的微阀以达到所需压力，从而获得正确操作细胞计数仪所需的流体速度。
因为血液及其它生物学废液可传播疾病，所以活动式盒14可具有位于液流窗30a和30b下游的废液池52。废液池52可接收和贮存活动式盒14中液流的流体。当测试完成时，可取出活动式盒(removablecartridge)，丢弃在容纳生物学废液的容器中。
图9是更详细的示意图，显示盖子18尚未压下时图8的细胞计数仪。图10是更详细的示意图，显示盖子压下后图8的细胞计数仪。显示盖子18具有手工加压元件44、压力室46a、46b和46c，和总体如60显示的控制微阀。光源和检测器在这些图中未显示。
可以有三个压力室46a、46b和46c，一个压力室对一种流体加压。在图解实例中，压力室46a可将压力提供至血样池62中。压力室46b可将压力提供至溶胞池64，压力室46c可将压力提供至鞘液池66。可定制每个压力室46a、46b和46c的大小和形状，以提供相应流体的所需压力特征。
压力室46a可包括第一压力室70和第二压力室72。第一阀74可位于第一压力室70与第二压力室72之间，用于将第一压力室70的压力控制地释放至第二压力室72。与第二压力室72流体相通的第二阀76可将第二压力室72的压力控制地排放。每个阀可以是可分别定位和可控制的静电致动微阀(electrostatically actuated microvalves)阵列。压力室46b和46c可包括类似的阀，分别用于控制施加于溶胞池64和鞘液池66的压力。或者，每个阀可以是可控制工作周期脉冲调制以获得控制“有效”流速或泄漏速度的静电致动微阀。
活动式盒14可具有压力接收口34a、34b和34c，用于接收来自盖子18的控制压。可将控制压提供至血液池62、溶胞池64和鞘液池66，如图所示。在活动式盒14运送使用之前可填满溶胞池64和鞘液池66，同时从样品收集口32填满血液池62。可将血样提供至样品收集口32，通过毛细管作用，可将血样吸入血液池62内。一旦血样位于血液池62中，即可关闭盖子18，系统可以加压。
在流体动力学聚焦之前可将流速传感器提供在各流体线内。每个流速传感器80、100和102可测量相应流体的速度。流速传感器可以是热气流计型流速传感器或微桥(microbridge)型流速传感器。各流速传感器80、100和102的输出信号可提供至控制器或处理器40。当血样速度降低至低于第一个预定值时，控制器或处理器40可打开第一阀74，当血样速度升高至第二个预定值之上时可打开第二阀76。阀门84、86、94和96可按照类似方式运行以控制溶胞液和鞘液的速度。
在操作时，为了使系统加压，可压下手工加压元件44。可用非手工机械装置代替压力元件。如实施例显示，手工加压元件44可包括三个活塞，每个活塞位于第一压力室的相应的一个内。活塞可在第一压力室内产生相对高的不精确压力。较低的控制压可在第二室内由打开第一阀74、84和94建立，其对第二室产生可控制的泄漏。如果在第二压力室内产生太高压力，可打开相应的排泄阀门76、86和96以释放压力。
当关闭盖子18时，可关闭正常开放的第一阀74、84和94，同时打开排泄阀76、86和96。当在第一压力室中达到预定压力P时，可关闭排泄阀76、86和96，可打开第一阀74、84和94，以在第二压力室内建立较低压力P′。第二压力室的控制压可为活动式盒14的流体回路提供必需压力，以产生血液、溶胞液和鞘液的所需液流。然后可通过下游流速传感器80、100和102测量液流的速度。每个流速传感器都可提供输出信号，所述信号被控制器或处理器40用于控制相应第一阀和排泄阀的操作，以提供每种流体的所需和恒定流速。
还可提供下游阀，总体如110显示。控制器或处理器40可关闭下游阀110，直至系统加压。这可帮助防止回路加压之前血液、溶胞液和鞘液流入流体回路内。在本发明的另一个图解实例中，当盖子关闭时，可通过力学作用打开下游阀110。
图11是显示通过图9方框88的流体动力学聚焦形成液流和核心的示意图。流体动力学聚焦方框88可接收以控制速度来自流体驱动器的血液、溶胞液和鞘液。血液可与溶胞液混合，除去红细胞。溶胞液可具有低于红细胞的pH。这可通常称为红细胞溶解或飞行溶解。可将剩余白细胞向下提供至中央腔150，其可被鞘液包围以产生液流50。液流50可包括被鞘液152包围的核心流160。可如图所示减小通道尺寸，以便白细胞154和156呈单行。鞘液速度可以约9倍于核心流160。然而，鞘液和核心流160的速度可保持足够低以维持流动通道内的层状流动。
光发射器22a和22b与相关的光学器材可位于靠近液流50的一侧。光检测器24a和24b与相关的光学器材可位于液流50的另一侧，以接收来自光发射器22a的光和来自经过液流50的荧光粒子的光。光检测器24a和24b的输出信号可提供至控制器或处理器40，其中可对信号进行分析，对核心流160中所选白细胞进行识别和/或计数。
图12是显示用于分析经过图11散射的核心流160的22a光源阵列和24b光检测器阵列的示意图。光源以＂+＂符号显示，检测器以盒表示。在所示实例中，光源阵列可位于靠近液流50的一侧，光检测器阵列可位于靠近液流的对侧。每个光检测器可对准相应的一个光源。显示光源阵列和光检测器阵列沿与液流50的轴202呈相对稍微偏转的光源轴200排列。
光源阵列22a可以是在普通基质上装配的激光阵列如垂直腔面发射激光(VCSEL)。因为它们是垂直发射，所以VCSEL可适合包装在紧凑型仪器如微型便携式细胞计数仪中。此类细胞计数仪可戴在人的身体上。VCSEL可以是“红色”VCSEL，其操作波长小于常规的850
nm，或者具体在670nm-780nm范围。红色VCSEL可具有适合散射测量的波长、功率和偏振特征。
一些台式细胞计数仪可使用波长为650nm的单个9mW边缘发射激光(edge-emitting laser)。光束可聚焦在10×100微米狭长形，以覆盖由未对准和核心流宽度引起粒子位置的不准确性。相反，以670nm操作的本发明红色VCSEL的输出功率通常可为约1mW，发射10×10微米，间隔100微米。因此，来自10个红色VCSEL线性阵列的光的总强度可与现有领域一些台式型号的基本相同。
使用与流动轴202成角的激光线性阵列可具有超过单光源配置的多种重要优点。例如，可用激光线性阵列确定核心流中粒子路径的侧向对准。不能准确对准粒子流的一个原因可能是核心流的宽度，可导致粒子路径位置的统计学波动。这些波动可由检测器数据的分析确定，可被控制器或处理器40用于调节流体驱动器的阀门，以改变施加于样品流体和支持流体的相对压力，改变对液流中所选粒子的对准度。
为了确定液流50中细胞的侧向对准，细胞可穿过由VCSEL线性阵列产生的几个聚焦点。细胞可在相应的线内参考检测器中产生信号下降。控制器或处理器40可用信号的相对强度确定粒子路径的中央和测量粒子宽度。
为了确定粒子路径和大小，激光22a可聚焦在核心流平面中的一连串高斯点214(强度级为1000W/cm2)上。点214的大小可与白细胞(10-12um)大致相同。例示性高斯点214如图13显示。检测器阵列24a及其聚焦光学器材可位于液流50的对侧。可用相当大F-数的镜片为活动式盒的细胞计数区提供几百微米的工作空间。
激光线性阵列22a有而单激光配置无的另一个优点是可以确定每个细胞的速度。在用光散射信号估计粒子大小时，粒子速度可以是重要参数。在一些细胞计数时，可用泵流速外推粒子速度。这种方法的局限性在于泵必须非常精确，必须牢固控制细胞计数仪流动室的容差，不应有流动障碍如泄漏发生，并且不应有阻塞如引入微气泡妨碍流动或核心形成。
为了确定每个细胞的速度，系统可测量每个细胞在两个相邻或连续点之间穿行需要的时间。例如，参考图12，细胞可经过检测器208，然后经过检测器210。通过测量细胞从检测器208穿行至检测器210需要的时间，并已知检测器208至检测器210的距离，控制器或处理器40可计算细胞的速度。这将是近似的速度测量。这通常称为飞行时间测量。一旦已知速度，则通过粒子在其上位于中心的点的穿行时间(几微秒)可测量粒子长度和大小。
预期粒子速度还可用于帮助控制流体驱动器。为了减少本发明的大小、成本和复杂性，可用塑料叠层或模塑部件制备图7的可更换的盒(replaceable cartridge)。虽然此类制备技术可提供便宜部件，但它们在尺寸上的精确度和可重复性通常较低，尺度不对称和容差横截面更宽。这些宽容差(wider tolerance)可产生粒子速度差异，特别是各盒之间的差异。为了帮助补偿这些宽容差，控制器或处理器40可用本文讨论的飞行时间测量调节施加于血液、溶胞液和鞘液流的控制压，以便核心流中的粒子具有相对恒定的速度。
为了进一步评估细胞大小，预期激光束可沿细胞路径前向和横向聚焦。另外，可分析跨细胞多个样品的构造特征，分析形态学特征与其它细胞类型的相关性。这可提供关于细胞大小的多种参数，可帮助区分各种细胞类型。
用激光线性阵列22a而不用单激光配置的另一个优点是可以跨流动通道提供相对恒定的光照。这可通过重叠高斯束214与相邻的VCSEL22a完成，如图13显示。在单激光系统中，跨流动通道的光照可跨通道改变。因此，如果粒子没有位于流动通道中央，则可能降低后续测量的精度。
为了进行上述测量，图12中各检测器24a可以是单个线内检测器。然而，为了测量FALS和SALS散射，各检测器24a还可包括两个排列在线内检测器周围的环状检测器，如图14显示。参考该图，显示VCSEL218提供方向朝上的光。所述光可通过镜片220提供，镜片可将光聚焦在核心流平面的高斯点(Gaussian spot)。镜片220可以是微型透镜(microlens)等，其可与VCSEL218分离或整合。所述光可穿过核心流，由另一个镜片222如衍射光学元件接收。镜片222可将光提供至线内检测器226和环状检测器228和230。线内检测器226可检测未被核心流内粒子明显散射的光。环状检测器228可检测前向散射(FALS)光，环状检测器230可检测小角度散射(SALS)光。
图15显示另一种图解实例，其可包括三组分开的阵列的光源和光检测器。每个光源和光检测器阵列可沿不同的光源轴排列，所述光源轴相对于液流中央流动轴呈轻微旋转。通过使用三种阵列，可根据具体用途或功能优化与每种阵列关联的光学器材。检测小角度散射(SALS)时，优选将激光很好地聚焦在核心流平面上。检测前向散射(FALS)时，优选准直光。
参考图15，第一阵列的光源和光检测器如300显示。光源和光检测器可沿第一光源轴呈线性阵列排列。第一光源轴可相对于液流流动轴呈旋转位。光源和光检测器可类似于上文关于图12的描述，并可用于测量例如液流中细胞的侧向对准、粒子大小和粒子速度。
如上所述，使用者可获得活动式盒，将血样提供至活动式盒的样品收集口32(参阅图7)。可以例如通过刺破手指收集血样。然后使用者可将活动式盒插入外壳内，对系统手工加压。微型便携式细胞计数仪可为使用者提供是否应当寻求医学治疗的指示的读数。读数可以是视觉读数、可听到的声音或任何其它合适的指标。
如果不通过刺破手指等获取血样，预期可将导管804(图27)等插入使用者静脉内，与样品收集口32连接。这可允许系统在需要读数的任何时候从使用者自动收集血样。或者，预期可将微型便携式细胞计数仪植入使用者内，样品收集口32与合适的血供连接。
图16是图解活动式盒的某些特征的示意图。图解活动式盒总体如400显示，可类似于本文所述活动式盒14。应理解活动式盒400只用于举例说明，本实例可适用于许多微流盒，不管形式、功能或配置如何。例如，本实例可适用于适合流式细胞计数、血液学、免疫测定、临床化学、血液化学分析、尿液分析、血气分析、病毒分析、细菌分析、电解质测量等的活动式盒。还预期本系统的活动式盒如活动式盒400可用任何合适的材料或材料系统(包括例如玻璃、硅、一种或多种聚合物)或任何其它合适的材料或材料系统或者材料或材料系统的组合制备。
图解活动式盒400包括第一测量通道402和第二测量通道404，但必要时可用更多或更少测量通道。在图解实例中，第一测量通道402是红细胞测量通道，第二测量通道404是白细胞测量通道。活动式盒400通过血液接收口406接收全血样品，其通过毛细管作用，将已知量的血液吸入抗凝剂涂层的血样贮存毛细管408内。将样品推动(P)压提供至样品推动液池。当施加压力时，迫使样品推动液从样品推动液池进入血样推动通道410内。
在一些图解实例中，在具有血样推动通道410的管线内可提供阀412和流速传感器414。当需要推动血样通过流体回路时可控制阀412开放。流速传感器414可测量血样推动液的流速，从而测量通过抗凝剂涂层毛细管408的血样流速。由流速传感器414提供的流速可用于帮助控制提供至活动式盒400的样品推动(P)压。
在图解实例中，将全血样品分配并通过分支416提供至红细胞测量通道402和白细胞测量通道404中。在图解实例中，分支线内提供阀418以控制流入红细胞测量通道402内的血样，提供阀420以控制流入白细胞测量通道404内的血样。
具体参考红细胞测量通道402，向球化试剂贮池中提供红细胞球化剂压力(SP)。当施加压力时，迫使球化池的球化试剂进入球化试剂通道424内。
在一些图解实例中，球化试剂通道424线内还可提供阀426和流速传感器428。当需要将球化试剂推入流体回路时可控制阀426开放。流速传感器428可测量球化试剂的流速，并提供通过球化试剂通道424的球化试剂流速的测量。由流速传感器428提供的流速可用于帮助控制由压力源/控制器提供至活动式盒400的球化压(SP)。
在图解活动式盒400正常功能性操作时，将球化试剂以球化试剂流速推入交汇区430，将血样以血样流速推入交汇区430。血样流速和球化试剂流速可由压力源/控制器控制。
可如此配置交汇区430，以便两种流体都流过交汇区430时球化试剂围绕血样呈圆周样流动。在一些情况下，球化试剂流速可高于血样流速，可帮助改善下游飞行球化通道432中的流动特征，在一些情况下，帮助形成被球化试剂完全和均匀包绕的血样细丝(thin ribbon)。此类丝状流动可帮助球化试剂均匀地球化穿过飞行球化通道432的红细胞。而且，可结合球化试剂和血样流速设定飞行球化通道432的长度，以便血样暴露于球化试剂一段合适的时间。
可将鞘液(SH)压力提供至鞘液池。当施加压力时，迫使鞘液从鞘液池进入鞘液通道434内。在一些图解实例中，鞘液通道434线内可提供阀436和流速传感器438。当需要将鞘液推入流体回路时，可控制阀436开放。流速传感器438可测量鞘液的流速，并可测量通过鞘液通道434的鞘液流速。由流速传感器438提供的流速可用于帮助控制提供至活动式盒400的鞘液压(SH)。
在图解实例中，将鞘液以鞘液流速提供至交汇区440，并将球化血样以球化血样流速提供至交汇区440。球化血样流速和鞘液流速可由压力源/控制器控制。
可如此配置交汇区440，以便当两种流体都流过交汇区440时，鞘液围绕球化血样呈圆周样流动。在一些情况下，鞘液流速明显高于球化血样流速，这可帮助改善下游流式细胞计数通道442中的核心形成。例如，在一些流式细胞计数仪应用中，可将交汇区440配置成将球化的血细胞流体动力学聚焦和排列在单行核心中，以便当每个红细胞穿过活动式盒400中的光学窗区444时，都可被分析仪逐个光学感应(interrogated)。在一些情况下，穿过细胞计数通道442的流体流向板载废液池内。
现在转向白细胞测量通道404，可向溶胞剂池提供白细胞溶胞剂(lysing reagent)压力(L)供。当施加压力时，迫使溶胞池中的溶胞剂进入溶胞剂通道454内。
在一些图解实例中，溶胞剂通道454线内可提供阀456和流速传感器458。当需要将溶胞剂推入流体回路时可控制阀456开放。流速传感器458可测量溶胞剂的流速，并提供通过溶胞剂通道454的溶胞剂流速的测量。由流速传感器458提供的流速可用于帮助控制由压力源/控制器提供至活动式盒400的溶解压(L)。
在图解活动式盒400正常功能性操作时，将溶胞剂以溶胞剂流速提供至交汇区460，并将血样以血样流速提供至交汇区460。血样流速和溶胞剂流速可由压力源/控制器控制。
可如此配置交汇区460，以便当两种流体都流过交汇区460时，溶胞剂围绕血样呈圆周样流动。在一些情况下，溶胞剂流速可高于血样流速，这可帮助改善飞行溶解(lysing-on-the-fly)通道462的流动特征，在一些情况下，帮助形成被溶胞剂完全和均匀包围的血液细丝。此类细丝状流动可帮助溶胞剂均匀地溶解穿过飞行溶解通道462的红细胞。而且，可结合溶胞剂和血样的流速设定飞行溶解通道462的长度，以便将血样暴露于溶胞剂一段合适的时间。
可将鞘液(SH)压提供至鞘液池。当施加压力时，迫使鞘液从鞘液池进入鞘液通道464内。在一些图解实例中，鞘液通道464线内可提供阀466和流速传感器468。当需要将鞘液推入流体回路时可控制阀466开放。流速传感器468可测量鞘液的流速，并可测量通过鞘液通道464的鞘液流速。由流速传感器468提供的流速可用于帮助控制提供至活动式盒400的鞘液压(SH)。在一些情况下，通过鞘液通道464的鞘液流速与通过鞘液通道434的鞘液流速相同。然而，在其它情况下，通过鞘液通道464的鞘液流速可能不同于通过鞘液通道434的鞘液流速。
在图解实例中，将鞘液以鞘液流速提供至交汇区470，并将溶解血样以溶解血样流速提供至交汇区470。溶解血样流速和鞘液流速可由压力源/控制器控制。
可如此配置交汇区470，以便当两种流体都流过交汇区470时鞘液围绕溶解血样呈圆周样流动。在一些情况下，鞘液流速明显高于溶解血样流速，这可帮助改善下游流式细胞计数通道472中核心的形成。例如，在一些流式细胞计数应用时，可配置交汇区470，使溶解血样中的白细胞经流体动力学聚焦和排列成单行核心，以便当每个白细胞穿过活动式盒400中的光学窗区474时，都可被分析仪逐个光学感应。在一些情况下，穿过细胞计数通道472的流体流入板载废液池内。
在一些情况下，还可提供吸收测量通道。在图解实例中，将一部分溶解血样提供至吸收通道480内。可提供阀482以选择性允许一部分溶解血样通过吸收通道或区域484。分析仪可包括照亮吸收通道或区域484的光源，以及检测未被吸收通道或区域484内溶解的血样吸收的光的检测器。然后分析仪可确定吸收水平，从中得到以批量吸收为基础的血红蛋白测量。在一些情况下，如果需要，吸收通道484可位于细胞计数通道472的下游。在其它情况下，可将全血样品直接例如从分支416处提供至吸收通道内。在这些情况下，吸收通道可包括在进行吸收测量之前溶解红细胞的机械装置。虽然图解活动式盒400适合对全血样品进行全血计数(CBC)分析，但预期可根据需要使用其它活动式盒配置和分析类型。
图17是显示用活动式盒分析血样的图解方法的示意流程图。在图解方法中，首先在步骤600获取血样。接着，将血样提供至活动式盒中抗凝剂涂层的毛细管内。然后将血样分配和提供至红细胞和血小板(RBC/P)测量通道604和白细胞(WBC)测量通道606。
在RBC/P测量通道604中，首先如612所示使红细胞球化，然后经流体动力学聚焦并以单行向下提供至活动式盒中的RBC/P细胞计数通道614内。当细胞穿过RBC/P细胞计数通道614的分析区时，光源616如垂直腔面发射激光(VCSEL)将光照在各个细胞上。在一些情况下，提供VCSEL设备阵列，只有对准穿过RBC/P细胞计数通道614分析区的个体细胞的VCSEL才被激活。由VCSEL提供的一些入射光被散射，检测器618检测散射光。在一些情况下，检测器618可检测前向角散射光(FALS)、小角度散射光(SALS)和大角度散射光(LALS)。
在一些情况下，激光(或其它)源被聚焦入RBC/P细胞计数通道614内，呈狭长的线源或呈两个单独的点源。RBC/P细胞计数通道614中的RBC和血小板通过聚焦的光。可用高质量的收集光学器材形成清晰的细胞图像，并将光照聚焦在含有一条、两条或更多条平行狭缝的不透明屏幕上，所述狭缝的纵轴与RBC/P细胞计数通道614中的流动方向呈正交排列。狭缝间距可以例如为RBC/P细胞计数通道614中预期平均细胞分隔的等级。含狭缝的不透明屏幕可位于一个或多个检测器618前方。当细胞图像穿过狭缝时，其阻断狭缝上的入射光，造成检测器618上的信号的减弱，产生与细胞直径成比例的脉冲波形。当提供两个间隔的狭缝时，两种波形可允许计算细胞流速，从而计算细胞大小。可用该技术获得高信噪比，该技术很容易对事件计数和识别多种细胞事件。脉冲宽度和振幅还能够区分一些细胞类型。
在一些情况下，使细胞和光源的图像都在检测器618前方的双缝孔上成像。双缝孔可以很好地限定几何孔，提供与计数细胞的高信噪比。如上讨论，来自狭缝的信号可允许准确测量细胞流速，从而可允许计算细胞直径。
在一些情况下，如620显示，在该分析时可测量多种参数，包括例如样品流速(FR)、测量时间(T)持续时间和样品稀释因数(DF)。通过监测检测器输出和/或相应的散射信号，可测量红细胞数(NRB)、血小板数(NPlt)、各细胞直径(drbc)和各细胞血红蛋白浓度。
从这些参数中，如682显示，可计算多种红细胞分析参数，例如红细胞计数(RBC＝NRB/(DF×FR×T))、血小板计数(Plt＝NPlt/(DF×FR×T))、平均细胞血红蛋白浓度(MCHC＝<CHC>)、平均细胞体积(MCV＝(π/6)×<drbc3>)、平均细胞血红蛋白含量(MCH＝(π/6)×<drbc3×CHC>)、相对分布宽度(RDW＝[(π/6)×drbc3]/MCV的标准差)、红细胞压积参数(Hct＝RBC×MCV)和/或血红蛋白浓度(Hb＝MCHC×Hct)。
在图解WBC测量通道606中，首先如632所示使红细胞溶解，然后经流体动力学聚焦并以单行向下提供至活动式盒中的WBC细胞计数通道634内。光源636如垂直腔面发射激光(VCSEL)将光照在穿过WBC细胞计数通道634分析区的个体细胞上。在一些情况下，提供VCSEL设备阵列，只有对准穿过WBC细胞计数通道634分析区的个体细胞的VCSEL才被激活。由VCSEL提供的一些入射光被散射，检测器638检测散射光。在一些情况下，检测器638检测前向角散射光(FALS)、小角度散射光(SALS)和大角度散射光(LALS)。在一些情况下，如640显示，可在分析时测量多种参数，包括例如正轴细胞体积、总WBC计数和WBC五(5)种分类。
图18是显示获得多种红细胞参数的图解方法流程图。在图解方法中，在步骤660获取血样。接着，如664显示将血样稀释至所需稀释系数(DF)并球化。然后使稀释和球化的血细胞经流体动力学聚焦并以单行向下提供至活动式盒中的RBC/P细胞计数通道内。光源616如垂直腔面发射激光(VCSEL)将光照在穿过RBC/P细胞计数通道分析区的个体细胞上。由VCSEL提供的一些入射光被散射，可用检测器检测散射光。在一些情况下，检测器检测每个细胞的前向角散射光(FALS)和小角度散射光(SALS)。然后处理器等可将各细胞的两种独立散射参数即SALS和FALS对细胞直径参数和细胞血红蛋白浓度参数作图，如下：
{SSALSi，SFALSi}->(drbci，CHCi)
如670显示，如果散射SSALSi+SFALSi强度不大于预定检测阈值，则控制返回步骤668。然而，如果散射SSALSi+SFALSi强度大于预定检测阈值，则控制到达步骤672。步骤672决定SSALSi+SFALSi总数是否大于预定的血小板阈值。如果SSALSi+SFALSi总数不大于预定的血小板阈值，则确定粒子“i”是血小板，控制到达步骤674。步骤674使血小板计数(NPlt)增加1，而控制返回步骤668。
如果SSALSi+SFALSi总数大于预定的血小板阈值，则细胞是红细胞，而控制到达步骤676。步骤676使红细胞计数(NRBC)增加1，控制到达步骤678。步骤678决定是否已经达到预定测量时间。如果没有，则控制返回步骤668。
一旦在步骤678达到测量时间，则控制到达步骤680。步骤680显示多种测量参数，包括如样品流速(FR)、测量时间(T)持续时间、样品稀释系数(DF)、红细胞计数(NRBC)、血小板计数(NPlt)、各细胞直径(drbci)和各细胞血红蛋白浓度(CHCi)。从这些参数中，如步骤682显示，可计算多种血液学分析参数，包括如红细胞计数(RBC＝NRBC/(DF×FR×T))、血小板计数(Plt＝NPlt/(DF×FR×T))、平均细胞血红蛋白浓度(MCHC＝<CHCi>、平均细胞体积(MCV＝(π/6)×<drbci 3>)、平均细胞血红蛋白含量(MCH＝(π/6)×<drbci 3×CHCi>)、相对分布宽度(RDW＝[(π/6)×drbci 3]/MCV的标准差)、红细胞压积参数(Hct＝RBC×MCV)和/或血红蛋白浓度(Hb＝MCHC×Hct)，其中符号<Xi>指全部细胞Xi的平均细胞参数。
图19是显示分析血样的另一种图解方法示意流程图。在这种图解方法中，获取血样，提供至血样池中，如步骤700显示。接着，将血样提供至活动式盒的抗凝剂涂层的毛细管内，稀释。然后将血样分配，提供至红细胞和血小板(RBC/P)测量通道704和白细胞(WBC)测量通道740内。
在RBC/P测量通道704中，首先如706所示将红细胞球化，然后使其经流体动力学聚焦并以单行向下提供至活动式盒的RBC/P细胞计数通道708内。第一光源710如垂直腔面发射激光器(VCSEL)和相关的光学器件提供聚焦光束对准穿过RBC/P细胞计数通道708分析区的各细胞。在一些情况下，提供VCSEL设备阵列，只有对准穿过RBC/P细胞计数通道708分析区的个体细胞的VCSEL才被激活。
当个体细胞/粒子穿过聚焦的入射光束时，一些光被阻挡、散射或阻断，这可用检测器(未显示)检测。当两个或多个光源聚焦在沿RBC/P细胞计数通道708上不同间隔的点时，可检测各细胞的前缘和/或后缘。通过测量细胞从一个聚焦点横穿至下一个聚焦点之间距离所用的时间，可测定流速从而测定细胞速度。测定细胞速度之后，可将细胞阻断、散射或阻挡光束的时间长度与细胞大小和/或细胞体积关联。
在一些实例中，分析仪可提供另一个光源714和相关的光学器件。光源714的相关的光学器件可准直光，并测量离轴散射(iff-axis scatter)如SALS和FALS散射。如上指出，可用SALS和FALS散射测量例如红细胞计数(NRBC)716、血小板计数(NPlt)722、各细胞直径(drbci)、细胞体积718和各细胞血红蛋白浓度(CHCi)720。从这些参数中，如上讨论，可计算多种血液学分析参数，包括例如红细胞计数(RBC＝NRBC/DF×FR×T))、血小板计数(Plt＝NPlt/(DF×FR×T))、平均细胞血红蛋白浓度(MCHC＝<CHCi>、平均细胞体积(MCV＝(π/6)×<drbci 3>)、平均细胞血红蛋白含量(MCH＝(π/6)×<drbci 3×CHCi>)、相对分布宽度(RDW＝[(π/6)×drbci 3]/MCV的标准差)、红细胞压积参数(Hct＝RBC×MCV)和/或血红蛋白浓度(Hb＝MCHC×Hct)，其中符号<Xi>指全部细胞Xi的平均细胞参数。
在图解WBC测量通道740中，溶解红细胞，适当注射染料，如742显示。然后使细胞经流体动力学聚焦并以单行向下提供至活动式盒的WBC细胞计数通道744内。光源746如垂直腔面发射激光器(VCSEL)将光照在穿过WBC细胞计数通道744分析区的各细胞上。在一些情况下，提供VCSEL设备阵列，只有对准穿过WBC细胞计数通道744分析区的个体细胞的VCSEL才被激活。
当个体细胞/粒子穿过聚焦的入射光束时，一些光被阻挡、散射或阻断，这可用检测器(未显示)检测。当两个或多个光源聚焦在WBC细胞计数通道744上不同间隔的点时，可检测各细胞的前缘和/或后缘。通过测量细胞从一个聚焦点横穿至下一个聚焦点之间距离所用的时间，可测定流速从而测定细胞速度。测定细胞速度后，可将细胞阻挡、散射或阻断光束的时间长度与细胞大小和/或细胞体积关联。
在一些实例中，可提供光源750和相关的光学器件和/或偏振器。光源750的相关的光学器件可准直光，测量离轴散射如SALS、FALS和LALS散射，如754显示。如上指出，可用SALS、FALS和LALS散射测量例如白细胞计数(NWBC)752，并帮助区分白细胞，如756显示。在一些情况下，提供一个或多个偏振器使光源提供的光偏振，检测器检测的偏振消光/旋光水平可用于帮助区分白细胞，但并非所有实例都需要这样。
可用分开的模块测定血样中血红蛋白的量(Hb)或血红蛋白浓度，所述模块可用血红蛋白吸收测定Hb。血红蛋白在血液中的量可表示为克/升或其它单位组合。在图解实例中，可将WBC细胞计数通道744排出的细胞提供至批量吸收通道760内。光源762可将光照在吸收通道760中出现的细胞上，检测器764可检测未被固有细胞吸收的光。因此吸收通道760可用于测量固有细胞(resident cells)的批量吸收水平。吸收水平可提供例如测量血样中批量或平均细胞血红蛋白浓度。血红蛋白通道可具有重新调零(re-zeroing)的光学器材和自动聚焦和/或对准。光源762可以是具有接近吸收峰中央输出的LED，从而可能不需要制备滤器。可以用curvette接收和固定样品以评估血红蛋白。
图20显示HGB卡770或模块的实例。可以有溶胞剂沉积区771，显示其中有溶胞剂干粉的沉积/印花(printing)。在区域773最后一个转弯处有突出的角772，显示用于消除溶血时由溶胞剂干粉所产生气泡的气泡捕获装置，以便改善HGB测量精度。
图21显示细胞计数盒500，其显示散射光学子系统501和荧光光学子系统502。光学子系统501可包括在流动通道530两侧的窗或开口30a，光学子系统502可包括窗或开口30b。在各子系统中，可以有位于流动通道530每一侧的窗或开口。开口可具有光学插件或镜片。这种细胞计数仪可适用于佩戴、连接或插入人的身体内。
图22显示可分别合并光学子系统501和502的系统503和504。系统503还可包括VCSEL阵列22a和检测器阵列24a，用于测量粒子如白细胞在核心流160中的散射。该系统可用于进行淋巴细胞和中性粒细胞计数和分类。以红色VCSEL阵列为基础的光学子系统可进行自对准。散射系统503的图解实例如本文描述。
系统504可以是用于对白细胞和血基蛋白特殊亚群进行识别和计数的荧光发射和检测机械装置。通过合适抗体的有效性可检测白细胞亚群，市售获得的许多抗体都采用荧光缀合形式。图23显示可用荧光系统504计数和识别的血液成分和细胞的草图。通过本文提出的溶解可除去将用细胞计数仪观察的样品中的红细胞。当检测白细胞时可保留血小板，因为其体积小，所以不影响细胞计数仪的结果。对于图解实例，图23结构显示的CD4阳性T细胞505在血液中的比例和计数对随后的HIV感染的临床过程非常重要。可使抗体与CD4相关的标记物在血样中混合，所得抗体(AB)506与其标记物(M)507形成的＂Y＂形结构与CD4细胞505连接，如图24a显示。光源22b可发出被标记物507吸收的光。作为反应，标记物507可发荧光，且发出可被检测以识别CD4细胞505的特殊波长的光。
本细胞计数仪的另一种用途可以是检测炭疽血液。可使致炭疽菌509的抗体508与血样混合。抗体可与细菌509联接。抗体可具有光撞击后发荧光的标记物510。抗体508的＂Y＂结构如图24b显示。标记物510发出特殊带宽的光，其带宽可不同于CD4细胞505的抗体506的标记物507的带宽。所以通过具有不同波长、颜色或信号的荧光发射，可用同一血样测试鉴别炭疽问题和HIV问题。在同一时间检测同一血样中不同问题的数目可多于两个。
对于另一个图解实例，NeupogenR(一种蛋白质类型)可视为用于在骨髓抑制化疗的癌症患者中提供中性粒细胞计数。在进行这种疗法的时候，可需要准确地监测白细胞计数(特别是NeupogenR治疗期间的中性粒细胞、单核细胞和血小板计数)。本细胞计数仪可由未经培训的人员在化疗患者家里用于监测此类参数。
微型便携式细胞计数仪还可用于生物战。它可用于定量检测和识别生物战制剂。这种检测和识别可以是可用荧光测量实施的基础抗体-抗原型免疫测定。可监测环境、水和食物中任何可能存在的生物学制剂。可包括收集和制备适合细胞计数仪的样品。细胞计数仪的其它用途可包括高通量分析(用荧光检测特点)以及DNA和RNA测序，研究细胞对潜在药物的反应，白血病和淋巴瘤的免疫表型，监测癌症患者的残留疾病，细胞分选和细胞分离，包括高速分离罕见的种群。某些应用和用途可用简单、便携式、微型、整合散射和多色荧光、低功率、低成本的细胞计数仪完成，所述细胞计数仪具有紧密精确的流体驱动系统，分析期间不需要操作者干预或调节，操作仪器的人员不需要经过培训，使用具有整合光学器材的卫生的、一次性塑料或基于其它材料的微流盒14和内部血样处理等特点。
图22的系统504可具有激光光源22b，将直射光511照向单行流过流动通道530的粒子512。例如，粒子512可分别包括图24a和24b的结构513和514。光511可来自红色或蓝色激光源如光发射二极管(LED)，其可具有分别为例如650-700纳米或380-420纳米的带宽。光511可使用具有合适波长的其它类型光源。当光511撞击荧光标记物507和510时，这些标记物可发荧光，分别发出光515和516。因为标记物相互之间不同，所以光515和光516可具有不同波长。因此，结构513和514不仅可通过其发射光的波长识别，还可在同一样品、血液等中区分开来。光515和516可到达二色分光镜(dichroic beamsplitter)517，分光镜通过不同定向将两种光束中的任一种分开。光束516可到达荧光光电检测器518，用于检测和将光516转化成电信号520到达处理器40。光束515可到达荧光光电检测器(photo detector)521，用于检测和将光515转化成电信号522到达处理器40。在光束516路径中的带通滤波器519可滤出控制出现在光束516中来自光源22b的光511。带通滤波器523可对光束515发挥滤器519对光束515的相同作用。可用镜子524使光束515重新定向，使检测器521的位置便于检测系统504尽可能更紧密地包装或者其它原因。另一方面镜子524可以是另一个二色分光镜，分离出波长不同于光束515和516的光525。可使用级联样或其它结构的更多分光器分出还有其它频率的光。同时到达处理器40的是来自散射检测系统503的检测器阵列24a的信号。应指出光源22a和22b可用1个光源代替。
可用分出各种波长或选定某些波长的光的其它机械装置代替分光器(Splitter)517。它们可包括各种陷波(notch)和阶跃函数滤器(stepfunctin filters)、可调谐衍射光栅、薄膜介电层叠、光分束镜、光子带隙滤波器、光子晶体、可调谐带通滤波器、校准梳(etalon comb)及其它结构、具有结构或其它过滤的光导的晶片、具有特殊大小波导和齿孔(perforations)和用于吸收/过滤的节距(pitch)的硅或玻璃晶片等。
图25显示荧光光学子系统502的图解实例。光束511可由光源22b发出，通过窗30b由微镜片526聚焦在粒子512上。光束511可以准直或不准直。粒子512可具有发荧光和发出分别通过窗30b、薄膜涂层滤器527和微镜片528的光束515、516的标记物。滤器527可滤出来自光源22b的光511。滤器527可以是位于镜片528下方的介电层叠，可以是阻挡光源22b的光511的陷波或阶跃函数滤器。镜片528可使标记物发出的荧光聚焦成光束515/516，其可到达光束分光器如分光器517。光束515/516可以准直或不准直。可在流动通道530的玻璃、石英或塑料(分层或不分层)基质531上在窗30b或镜片528周围、之前或之后形成不透明或吸收层529。层529可阻挡来自光源22b的任何光511，防止发出荧光515/516。层或阻挡滤器529可以是黑色或不透过所需阻挡波段的薄膜。滤器529可以是陷波或阶跃函数滤器。其它玻璃、石英或塑料(分层或不分层)基质532可形成粒子512核心流动的流动通道530。基质531和532、窗30b和镜片526和528的材料不应含有可发出荧光的成分。在一个图解实例中，来自光源22b的光511的方向可与粒子512发出的荧光515/516的方向约成90度角。来源光511与发射荧光515/516之间的这个角度可有效减少或消除荧光515/516发出的来源光。例如来自光源22b的光511的方向与纵向流动通道530的方向或粒子512核心流的方向可成约45度角。但是，在一些应用下，光511与光515/516方向之间的角度可为0-120度。
图26显示图22的细胞计数仪配置图，但用镜片541和542代替。如本文指出，除了镜片541和542之外，窗和开口30b可以具有或不具有微镜片。单光源版本(在光源22a和22b处)还可具有类似镜片和/或微镜片光学装置。
图27是微型便携式细胞计数仪图解实例的透视图，该细胞计数仪具有散射和荧光检测和监测，适合戴在手腕或手掌周围。这种细胞计数仪800可类似于图7、21、30、31、33和/或37所示。带802可将微型便携式细胞计数仪800固定在使用者手腕上。
如本文指出，使用者可获得活动式盒，并将血样提供至活动式盒的样品收集口32(参阅图7、21、22和26)。可以例如通过刺破手指收集血样。然后使用者可将活动式盒插入外壳内，手工加压系统。微型和便携式细胞计数仪可提供指示使用者是否应当寻求医学治疗的读数。读数可以是视觉读数、可听到的声音或任何其它合适的指标。
如果不通过刺破手指等获取血样，预期可将导管804等插入使用者静脉内，与样品收集口32连接。这可允许系统在需要读数的任何时候自动收集使用者的血样。或者，预期可将微型便携式细胞计数仪植入使用者内，样品收集口32与合适的血供连接。
图28显示的流动通道865可具有约100×200微米的横截面。粒子868的核心流867可为约15-20微米宽。对于670nm红光，光866的点可为约20×180微米。如图28显示，核心可并排移动，如粒子位置871和872所示。用光电检测器873描绘来自单行白细胞868的核心流867与光866撞击产生的散射光869，用检测元件874测量散射光869的1-3度带(FALS)，用散射光869的检测元件881测量3-11度带(SALS)。检测器873还可测量大角度散射(LALS)。
纯散射可能识别这些白细胞类型。图29a显示FALS对比SALS数据的散射图，图29b显示FALS对比LALS数据的散射图。这里图6a和6b显示一些实验运行时FALS对比SALS的作图。这里图2显示五种细胞分类。图29a和29b的图使人能够区分五种类型的白细胞；曲线886代表淋巴细胞；曲线887代表中性粒细胞；曲线888代表嗜酸性粒细胞；曲线889代表嗜碱性粒细胞；曲线880代表单核细胞。图28的检测器873可以是环状检测器。但是，它可以是线性检测器。虽然环状检测器可提供更好的检测质量，但线性检测器可能成本较低。
除了白细胞类型之外，各类型可以有不同种群。例如，淋巴细胞可以是CD4、CD8、CD19或另一种群。除了散射之外，需要用另一种方法识别种群。例如，可以有对CD4的Y形抗体，抗体上可以有蓝色荧光标志物或标记物。可以有另一种CD5抗体，该抗体可用另一种颜色的荧光标志物标记。通过用另一种波长的光束激发标记物或标志物，可以对各种颜色标志物进行计数。可用光电倍增管检测荧光。可对CD4、CD5、CDXX等的数目进行计数。后一种事件不用散射进行。然而，可能仍然需要散射，用于消除由额外未结合抗体引起的错误计数。
使用者可获取全血并使其溶解(即除去红细胞)，结束时用抗体加白细胞。白细胞可具有抗体复合物。如果有100个淋巴细胞，应当需要100个抗体用于种群识别和计数的目的。除了CD4和CD5之外，可以有其它种群的抗体。可以有一些额外标记的抗体，防止遗漏任何种群。可以有抗体剩余，但只对结合细胞的那些抗体计数，因为可用散射光进行细胞计数。可用光散射找出标记的未结合抗体。
细胞可具有约12微米大小，而抗体可具有几百纳米范围的大小。可以有其它的标记方法，如使用磁标志物。关键是对于每一种群如CD4、CD5、...等类型白细胞，每一种群的细胞可能都需要单独和不同的颜色。例如，识别单通道内20种不同种群将需要20种不同颜色。
各种颜色的激发荧光标志物可呈一束发出。可用一系列分别调至不同颜色的分光器以强力或强迫的方式分离这些颜色。分离和检测单光束内各种颜色的更简洁的方法可能是用棱镜或衍射光栅分离。波长可以是例如400、430、450、..、670nm等。
生物学种群可以适当地称为如白细胞的此类物质。观察的样品可来自环境，并可能具有炭疽。CD4可被炭疽代替。换言之，可使用抗体，并代替用于CD4的抗体。将需要针对每一种不同物质如一个系统内多种因子(agents)的抗体。
可用单克隆抗体代替多克隆抗体。在图24a中，显示具有CD4抗体的淋巴细胞，图24b为具有CD8抗体的另一种淋巴细胞。可以有CD4抗体，但它们可能变成CD8，这样可导致错误计数。这是用多克隆抗体可能出现的问题。该问题可用单克隆抗体解决，因为每种抗体将具有其各自特征，只附着于CD4、CD8或其它指定种群。虽然单克隆抗体质量更好，比多克隆抗体更准确，但后者的成本显然更低。单克隆抗体通常可用于CD4、CD8等结构域。
如上所述，可以有细胞亚类。种群可以是生物战致病因子。致病因子可包括疟疾、TB等。疟疾可存在于血液中，因此可有疟疾抗体。生物学种群可存在于血液中，生物战致病因子可存在于水中，疾病可存在于血液中。可用具有标志物的抗体鉴别这些生物学种群的类型。
抗原可能看起来像附着于例如CD4的天线(图24a)。在手提式细胞计数仪中对生物学种群识别和计数可在世界的偏远地区提供预防性护理。手提式细胞计数仪可以完全自动地进行样品制备和分析。如果只是刺破手指，大部分(如果并非所有)细胞计数仪将不能对样品发挥功能。后者由未经培训的细胞计数仪使用者就可完成。样品可能每月只需要1次。本细胞计数仪可使用激光穿刺，但此类方法比普通刺破手指更昂贵。各种其它细胞计数系统可能需要实际抽取实质量的血液。
图30显示用于平行途径的系统950的光学布局。可将该途径限定为用于荧光检路程中的二色分光镜963的平行通道、带通滤波器964路径和检测器972。检测器972可以是PMT或其它合适类型的检测器。源路程(source leg)可包括两个来源(965、966)波长(蓝色488nm和红色630nm)以照亮流动通道967。然而，可以只有一个光源。显示前向角光散射(FALS)检测路程具有含带通滤波器的双元件光电二极管检测器968，允许测量两种源波长的散射光969。当对荧光信号描绘来自FALS检测器的散射信号时，让系统识别不具有与它们有关的抗原的标记抗体，导致改善检测灵敏度。这种平行途径产生简单的检测读数。该途径的特征可包括扩大至4种以上颜色，由于该途径的平行性质而可产生大系统规模，当系统扩大时，包括多个分束器963/带通滤波器964。
通过用含线性检测器阵列958的显微光谱仪记录所有荧光光谱，可减少系统复杂性，同时增加检测的荧光的通道数。图31显示用于测量荧光信号的基于光谱仪的途径的系统960的光学布局。系统960可具有两个光源965、966，或者只有一个光源。为清楚起见，该图未显示泵送系统、电子设备和软件界面。该途径可具有棱镜971(或衍射光栅)，其作为色散元件用于根据波长或者不同荧光染料发出的各种颜色分离出光。然后分离的颜色可向前聚焦在光电倍增管(PMT)阵列958的各检测元件上。总之，可将该途径中的荧光检测路程视为显微光谱仪。FALS检测路程可类似于图30所示平行途径的FALS检测器968。在检测路程中使用显微光谱仪可消除对多重平行荧光通道如图30所示途径的需要。显微光谱仪可具有CCD检测器阵列。检测器阵列需要足够灵敏度，以充分感应标记的抗体产生的荧光信号，特别是以100-1000个细胞/秒速度流动的细胞的分离信号。显微细胞计数仪950可在小系统足迹中扩大为4种以上颜色。因为目前可获得1×32PMT阵列，所以颜色的最大数目可以是32。然而，可获得更大的PMT阵列，以便增加显微细胞计数仪950中的颜色数。在图31的系统960中，棱镜971、光栅等可用作光色散元件。
在图31中，PMT检测器阵列958可具有与整个系统960信噪比相关的某一填充系数。然而，可适当改变光源的功率，定制常规光学器材以匹配各种PMT阵列的节距。测试时，可检验单克隆抗体对BW制剂和模拟物的有效性。可选择合适的灭活剂/模拟物测试单克隆抗体有效的灭活剂。
图32的表揭示AIDS/疟疾时可能出现在细胞计数仪950或960中的重要参数。该图显示有助于AIDS/疟疾应用的光学细胞计数仪950、960。可使用三通道(一个散射和两个荧光)途径。系统整体大小无需明显改变，就很容易扩大至六个或更多通道。例如，仪器的检测区可能用总计一个散射通道和四个荧光通道(假定AIDS和疟疾需要不同荧光通道)。然而，应该认识到区分白细胞计数(至少三种)的能力可以是仪器诊断和监测特异性感染(病毒和细菌)的重要扩展。技术上，此类扩展的能力可需要三个散射通道(图32描述为任选散射通道)和可能两个细胞计数测量通道在卡上。然而，一个测量通道可能足够。因此，作为备选，可考虑将其加入AIDS/疟疾POC细胞计数仪的实验室评估中。在光照侧，可能需要至少一个具有合适荧光团的红色光源进行AIDS测定，疟疾测定可能需要红色和蓝色光源。同一红色光源可测量散射和荧光。在盒复杂性方面，AIDS和疟疾测定都需要相同数目的流速传感器和试剂贮池。AIDS测定时，同一细胞计数测量通道和同一激光源可测量散射和荧光。
光学子系统的基线途径可假定完成对AIDS和疟疾的所需性能将必须测量细胞散射(如WBC计数和分类)和多色荧光(如CD4/CD45/CDXX识别、计数和疟疾种类病原体确定)。光学子系统可合并红光激发的荧光团，将多种光学散射和荧光通道与一个光源整合。
图33(类似于图30)显示具有光学布局的系统950，所示布局可视为基线途径，在荧光检测路程中具有二色分光镜963、带通滤波器964和检测器972的平行通道。源路程可具有红色(966)和蓝色(965)波长(如630nm和488nm)的两种激光，照亮包埋在一次性样品盒952中的流动通道967。然而，可以只有一种激光。如图所示，一个或多个光源966、965可采用单轴微动平台(micro)的形式合并自对准特性，使光源自动对准细胞计数通道967的核心流974中的细胞973液流。当VCSEL阵列用作光源时，可实现核心流974的细胞973自动地电子自对准光源(通过选择合适的VCSEL对准细胞流)。这种电子自对准能力可使POC细胞计数仪在发展中国家中无需维修和坚固耐用。
图33还显示用于AIDS/疟疾用途的光学基POC细胞计数仪途径。这里显示三通道(一个散射和两个荧光)途径。无需明显改变整体大小，该途径就可扩大为六个或更多个通道。为了简化图解，该图未显示散射检测路程(但图30显示)。可能需要至少一个小角度范围(通常称为FALS通道(～1-3度))的散射光，以测量总WBC计数，但可能需要更高角度的其它角梢(angular bins)如SALS(～5-10度)和LALS(大角度散射)区分各种类型的五种不同白细胞(如图29a和29b显示)。虽然系统950的硅光电二极管检测器968(图30)可能足够散射较小角度的光，但微型光电倍增管(PMT)可以更有效地用于90度散射和所有荧光通道。而且，当用FALS(～1-3度)检测器的散射信号对荧光信号绘图时，系统可识别其上无抗原的标记的抗体，以便改善检测灵敏度。该途径根据大多数大型台式商用细胞计数仪使用的批准途径得到简单的检测读数。四个荧光检测通道可足够进行AIDS和疟疾测定。
对于HIV测定，可用在实验室一次性盒或卡952上捕获的CD4/CD45抗体-抗原标记白细胞。流式细胞计数测试时，卡952可处理样品～10μL全血，用CD4和CD45(和/或CDX、CDXX)使白细胞染色，溶解红细胞，将残留细胞集中在卡载细胞计数通道内，由POC细胞计数仪950进行提呈和细胞计数分析。它可以是信用卡大小的一次性盒952，用于AIDS(CD4)测定。卡952可具有流速传感器975、飞行溶解环976、飞行染色环977、通道967、贮血池978和试剂池979，如图33显示。
在一次性盒952内可以有测试过程。可通过刺破手指获取全血样品。可将血液贮存于卡载样品环内。可提供抗体和再水合缓冲剂。而且，可以标记血细胞(即抗体抗原结合)。然后用卡载溶胞剂溶解红细胞。溶解的血液可继续前行，其中用卡载鞘液试剂使细胞973集中为单行，成为通道967中的核心流974。获得关于细胞973的信息后，血液可流向卡载废液室。
类似地，双色疟疾测定还可整合样品、抗体-抗原捕获、试剂混合及卡上的其它测定方案。该途径可包括疟疾测定。与当今在台式细胞计数仪上使用的常规测定相比，基于微流的测定可减少昂贵试剂的消耗、简化测定步骤和降低总测定成本，如图36表中特征的比较所示。
流式细胞计数仪950或960可在偏远地区用于AIDS监测/疟疾诊断。快速、可折叠、低成本(仪器和测定成本)的仪器如细胞计数仪950或960可提供能与大型商用流式细胞计数系统相比或更好的结果。此外，对于疟疾，这可满足对可以识别感染种群的低成本、容易使用的POC流式细胞计数筛选的需要。便携式细胞计数仪950或960可提供在发展中国家偏远地区进行此类筛选的优点。对许多人的优点可包括快速和简单识别可能需要特殊治疗的患者、减少与病死率和发病率相关的严重疟疾的进展、预防寄生虫耐药及患者的良好预后。
将市售获得和一些微型细胞计数仪与本细胞计数仪对CD4等的监测进行比较，可显示后者是最有利的。细胞计数仪平台950或960可视为在发展中世界即时检验设备中最实用的疟疾诊断的基于细胞计数的平台。细胞计数仪950或960可提高感染性疾病的POC诊断和监测的现有状态，并具有低成本、高便携性、由未经培训人员使用的简单性和维修需求低。
细胞计数仪950或960可具有对AIDS和疟疾测定的全部能力。但是，在开始规划时，建立所有仪器的机械外壳和安装可能留出全部AIDS/疟疾测量能力的空间和槽缝，即使未组装一些槽缝。
可用荧光珠、全血和疟疾模拟物作为靶标本。除了机械外壳之外，POC仪器950或960可具有几种子系统。一些子系统可包括流体驱动(泵送)子系统、光学子系统、驱动和感应电子设备以及软件和图示用户界面。对于CD4测定，可计划使用已建立的门控算法如评价全白细胞设门(Pan-leucogating)，该算法与更复杂的门控法很好地相符。
可配置驱动-感应电子设备、算法和软件，用于测试临床或环境样品如指定输入样品的模拟物和BW试剂。分析盒可允许样品制备(用市售获得的试剂化学定制)和监测生物样品中的BW制剂。卡或盒可具有样品入口和卡载试剂贮池。在卡或盒上还可以有废液贮池，抗体和抗原混合的地方，和其中至少部分发生生物学试剂的细胞计数分析的地方。
泵是可提到的与POC分析仪仪器有关的因素。一些血液学分析仪和流式细胞仪中的泵系统可能以由步进电机驱动的注射器泵产生的体积控制流为基础。此类系统可能精确，但需要大量/功率，且不适用于POC仪器。作为POC血液学分析仪发展的一部分，可使用如图34所示在闭环中工作的微型压力驱动(与体积驱动相反)泵系统。泵系统可具有高压室和低压室901和902，以及分别提供样品903和鞘液流体904的微型阀908。样品903和鞘液流体904的流量可分别由流速传感器905和906确定。流动指示可到达控制环控制电子设备907。电子设备907可根据流速传感器905和906的指示发出信号至泵系统，将流体903和904的流动控制在某一所需水平。可将样品流体903和鞘液流体904泵入复管909内。从复管909中，样品903和鞘液904可进入细胞计数仪910及其流体芯片911上的通道967内。
闭环工作的微型压力驱动(与体积驱动相反)泵系统可用于本细胞计数仪。此类泵的工作原理可包括用微型泵产生空气的高压力源。通过用微型阀阵列可用这个高压力源产生较低和精确控制的压力。可将阀与包埋在每个流动路径中的微流速传感器用于闭环配置中，以确保每个流动通道的所需流速。已经建立、表征几代这样的泵，并显示运行良好。图35a和35b的图显示用这种技术可获得的精确低流速和高流速。这些图揭示的数据显示该泵系统两个通道中高度精确(1％精度)控制的流速，图35a的图961显示流速范围在2-3μL/min，图35b的图962显示流速范围在150-200μL/min。各种试剂和血样流速控制的高精度表示血细胞测量计数的高精度。本POC细胞计数仪可使用这种闭环泵送技术，根据AIDS和疟疾测定的需要对额外流动通道稍作修饰。
对于各种测定，在盒952(盒式)上进行基于微流的测定都可具有许多超过台式细胞计数仪(台式)的优点，如图36显示。盒式只需要约12μL全血样品，但台式需要约100μL。台式使用四个稀释步骤，盒式不需要。在合理获得单克隆抗体的难度方面，盒式只需要0.6μL(未优化)，但台式需要5μL。对于盒式，培养步骤的数目和持续时间为两种，一个是在室温下培养20秒，另一个也是在室温下20秒。对于台式，培养步骤包括一个在40℃培养30分钟，另一个在室温下5分钟。盒式和台式使用的溶解液的量分别为500μL和1.4mL。盒式和台式的细胞计数测量时间都为约2-3分钟。
在细胞计数仪中，可以有盒载试剂贮池979和包埋微流速传感器975(图30、31、33)。卡952可使用CD4和CD45抗体贮存液(贮存于0°-4℃)。可以有将干燥CD4和CD45抗体直接引入卡内微流通道中的过程。可使纳升体积的生物学试剂沉积在塑料表面上。一旦试剂变干进入微通道内，则可用冷复合处理密封通道。然后可用缓冲剂(也贮存于卡上)使试剂再水合，以便它们保留标记正确细胞的生物学活性，使用时在卡上与血液混合。可使控制卡运行，同时在类似卡中用未变干的试剂作为参照。可以有干燥微通道内的试剂和再水化变干试剂的方案，以便它们保留标记正确细胞的生物学活性。
可以有制备用于即时检验诊断用途的整合塑料一次性卡952的系统途径。可将指定用途的多微流功能简化为最简单的形式(称为子回路)。例如，正确对准，将一滴试剂捕获入卡内可能是卡内最初的子回路。卡可允许使用者用一滴血(刺破手指获得)，然后用手指压将小量(～10-30μL)样品吸(通过抽吸)入卡内。可以有微检验阀，其允许空气和液体单向通过微流通道。当这些阀与可整合入卡内的屈曲式气囊联合使用时，可允许最终的使用者很容易获取测量体积的试剂。子回路可整合入操作卡内。
超低自发荧光材料可用于一次性分析盒952。环烯烃共聚物(COC)基塑料可具有与玻璃在488nm一样好或更好的自发荧光特征，也可以是很好的湿度屏障。该材料的玻璃转化温度可为约70-180℃，取决于等级。COC共聚物在488nm可具有非常高的光透射(>95％)。
可以鉴别在488nm具有玻璃样自发荧光特性的低成本塑料，并可用于形成一次性分析卡952上的光学窗和/或镜片(如图33的镜片992)。特殊塑料家族可包括COC(TopasTM)及其它此类聚合物。另外，这些光学窗还可用石英、PyrexTM及其它玻璃或玻璃样材料制备。因为各种COCs可具有极低水平的自发荧光，所以它们可以非常适用于荧光流式细胞计数仪的一次性微流卡。与其它玻璃材料不同，COC塑料可以很容易整合入卡制备过程中。这些塑料的双折射可低于聚碳酸酯、聚苯乙烯和丙烯酸。COC塑料似乎具有非常好的耐化学腐蚀性，质轻、耐震裂且是生物相容的。它们在可见波长可具有约92％的传播率，折射率为约1.533，色散系数(Abbe number)为56。那些塑料还可具有良好的尺寸稳定性和高玻璃转化温度。
进行流式细胞计数测试时，卡952可处理样品～10μL全血，将捕获CD4和CD45抗体抗原的白细胞染色，溶解红细胞，将残留细胞集中在卡载细胞计数通道内，由POC细胞计数仪950进行提呈和细胞计数分析。用于AIDS(CD4)测定的信用卡大小的一次性盒952及其操作顺序分别在图37和38显示。卡952可具有流速传感器975、飞行溶解环976、飞行染色环977、通道967、血液贮池978和试剂贮池979。
图38显示在系统950、960的一次性和/或微流盒952内操作程序的流程图。可在方框981通过刺破手指获取全血样品。在方框982可将血液贮存于卡载样品环内。区段984可将卡载抗体(单克隆和多克隆)提供至区段985。而且，方框982的血液可到达区段985，其中发生血细胞的标记(即抗体-抗原结合)。从区段985中，血液可到达区段986，其中用方框987的卡载溶胞剂溶解红细胞。溶解的血液可到达区段988，其中用来自方框989的卡载鞘液试剂使细胞973集中成单行，成为通道967中的核心流974(图33)。可对细胞进行计数和分类。获得关于细胞973的各种信息后，血液可到达方框991的卡载废液室。
材料选择可能在卡952装配过程中很重要，以确保得到功能良好的卡。由于可能应用的范围、化学试剂及其它可能整合最佳性能的成分多种多样，所以不存在可以满足每一种卡设计需要的万能塑料。反而有可用所需卡的功能规格平衡的多种塑料和粘合剂。可用各种备选塑料薄膜评估488nm(蓝色)和630nm(红色)适合的材料不透明度。此外，可留意具有非常好的湿度阻挡特性的塑料，如Honeywell的AclarTM薄膜。薄膜的阻挡特性在防止液体变干(H2O迁移)和防止pH漂移(使O2和CO2的迁移最小)方面可具有重要作用。当目标是商用一次性卡应当在环境温度下稳定至多一年并且适合用于发展中世界的偏远地区时，材料的选择特别重要。
在本说明书中，一些情况可能是假定或预言性的，但以另一种方式或时态声明。
虽然已经涉及用至少一个图解实例描述本发明，但本领域技术人员在阅读本说明书后将清楚许多变更和修饰。因此意欲尽可能广泛地用现有技术解释的附属权利要求包括所有此类变更和修饰。

Claims (36)

1.一种即时检验分析仪，所述分析仪包括：
便携式仪器；和
可插入仪器中的微流盒；且
其中：
仪器和盒包含：
转运血样的流动通道；
用于免疫测定的至少一个荧光光学通道，其用于检测和识别血样组分上的标记物；和
用于确定血样组分计数和/或特征的至少一个散射光学通道；且
免疫测定中待检测的血样组分可以是一组CD4、CD45、CDX、CDXX、恶性疟原虫、间日疟原虫、各种其它病原体等中的至少一种。
2.权利要求1的分析仪，其中散射光学通道用于检测由样品组分大角度散射的光。
3.权利要求2的分析仪，其中仪器和盒还包含：
用于检测由样品组分以小角度散射的光的第二散射光学通道；和
用于检测由样品组分以前向角散射的光的第三散射光学通道。
4.权利要求3的分析仪，其中组分散射的光用于测定血样组分的计数和/或特征。
5.权利要求1的分析仪，其中所述盒还包含：
多个流量传感器；和
多个试剂贮池。
6.一种在盒上进行基于微流的测定的方法，所述方法包括：
将全血样品提供至微流盒内；和
在位于分析仪的便携式仪器中的盒上进行基于微流的测定。
7.权利要求6的方法，其中进行基于微流的测定包括：
将全血样品提供至盒的输入口；
溶解至少一部分样品；
在所用盒内建立单克隆抗体的供应；和
进行至少一个培养步骤。
8.权利要求7的方法，其中样品的量少于25微升。
9.权利要求7的方法，其中进行基于微流的测定还包括少于一个稀释步骤。
10.权利要求7的方法，其中单克隆抗体的供应少于2微升。
11.权利要求7的方法，其中所述测定使用少于1毫升的溶胞液。
12.权利要求7的方法，其中所述测定包含少于3个培养步骤。
13.权利要求12的方法，其中培养步骤在约室温下持续少于1分钟。
14.权利要求6的方法，其中基于微流的测定的持续时间少于5分钟。
15.一种即时检验分析仪，所述分析仪包含：
免疫测定模块；和
血液学模块；且
其中至少一部分模块位于分析仪中可插入仪器的盒内。
16.权利要求15的分析仪，其中：
免疫测定模块包含第一微流回路；
血液学模块包含第二微流回路；且
第一和第二微流回路位于盒内。
17.权利要求15的分析仪，其中：
免疫测定模块包含流动通道和邻近流动通道的至少一个荧光光学通道，用于测定和/或推断CD4、CD8、CD45、CDX、CDXX、恶性疟原虫、间日疟原虫、TB、各种其它病原体等的存在；且
血液学模块包含流动通道和邻近流动通道的至少一个散射光学通道，用于至少测定全血计数。
18.权利要求17的分析仪，其中免疫测定模块和血液学模块包含相同的流动通道。
19.权利要求17的分析仪，其中所述病原体可引起AIDS、疟疾、HIV、TB等。
20.权利要求15的分析仪，其中免疫测定模块可用荧光标记物或标志物标记淋巴细胞和单核细胞。
21.权利要求17的分析仪，其中血液学模块可将白细胞区分成至少三类。
22.权利要求21的分析仪，其中分类包括淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞。
23.权利要求17的分析仪，其中血液学模块和免疫测定模块利用单个共用光源。
24.权利要求16的分析仪，其中微流回路包含：
流体动力学聚焦通道；
废液池；
试剂池(鞘液剂、溶胞剂、稀释剂)；和
抗体池。
25.一种血液分析方法，所述方法包括：
进行血液学测试；和
进行免疫测定；且
其中测试和测定用单个微流盒进行。
26.权利要求25的方法，其中血液学测试包括：
提供全血样品；和
进行全血计数；且
其中全血计数包括：
溶解第一部分样品得到白细胞；
将第一部分白细胞经流体动力学聚焦并推入通过通道以散射光；
根据白细胞散射的光将白细胞分类；
使第二部分样品经流体动力学聚焦通过通道以散射光；
根据红细胞散射的光对红细胞计数；
由红细胞散射的光测定红细胞压积数据；和
用光吸收测定第三部分样品的血红蛋白含量。
27.权利要求26的方法，其中免疫测定包括：
用荧光抗体培养和标记第二部分白细胞；
用光撞击白细胞；
检测标记的白细胞发出的荧光；
检测白细胞散射的光；和
测定CDXX和/或病原体数据。
28.权利要求27的方法，其中细胞溶解、分类、流体动力学聚焦、标记和计数在单个微流盒上进行。
29.权利要求28的方法，其中培养和测定CDXX和/或病原体数据可在单个微流盒上进行。
30.一种测定系统，所述系统包含：
卡；和
位于卡内的免疫测定组件。
31.权利要求30的系统，其还包含位于卡内的血液学测试组件。
32.权利要求31的系统，其中所述卡是包含塑料型和/或玻璃型材料的微流盒。
33.权利要求32的系统，其中所述卡是层状结构。
34.权利要求32的系统，其中所述卡具有模塑结构。
35.权利要求31的系统，其中：
免疫测定组件可进行分别指示AIDS和/或疟疾的CDXX和/或病原体测定；和
血液学测试组件可进行血液计数。
36.权利要求31的系统，其中所述卡包含用于混合、分离、流体动力学聚焦、过滤、冲洗、预浓缩、溶解、分选、计数、培养、标记等的微流体回路，用于免疫测定和血液学测试。
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