CN101893640A - 用于自动分析样本的基于离心力的微流体系统和方法 - Google Patents

用于自动分析样本的基于离心力的微流体系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101893640A
CN101893640A CN2010101794927A CN201010179492A CN101893640A CN 101893640 A CN101893640 A CN 101893640A CN 2010101794927 A CN2010101794927 A CN 2010101794927A CN 201010179492 A CN201010179492 A CN 201010179492A CN 101893640 A CN101893640 A CN 101893640A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic
magnet
reaction chamber
district
strutting arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2010101794927A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101893640B (zh
Inventor
M·库尔西奥
S·科纳
B·尼德伯格
E·乌斯特布罗克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
F Hoffmann La Roche AG
Original Assignee
F Hoffmann La Roche AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by F Hoffmann La Roche AG filed Critical F Hoffmann La Roche AG
Publication of CN101893640A publication Critical patent/CN101893640A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101893640B publication Critical patent/CN101893640B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54313—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being characterised by its particulate form
    • G01N33/54326—Magnetic particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502761—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip specially adapted for handling suspended solids or molecules independently from the bulk fluid flow, e.g. for trapping or sorting beads, for physically stretching molecules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647—Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • B01L2200/0668—Trapping microscopic beads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0803—Disc shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0409—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces centrifugal forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/043—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces magnetic forces

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

本发明涉及用于自动分析样本的基于离心力的微流体系统和方法。该系统中，涉及使用磁响应颗粒，系统包括：可旋转的支撑装置；至少一个微流体装置，其固定到所述支撑装置以随其旋转并设置有至少一个微流体结构，所述微流体结构具有至少一个入口区，至少一个反应室，与所述入口区流体连通并包括适于保持所述磁响应颗粒的至少一个保持区；至少一个磁体，其对应于所述至少一个保持区而固定到所述支撑装置以随所述支撑装置旋转，用于产生适于磁操控在所述至少一个反应室中包含的所述磁响应颗粒的磁场。本发明进一步涉及一种用于自动分析流体的方法。

Description

用于自动分析样本的基于离心力的微流体系统和方法
技术领域
本发明属于医疗分析领域，并涉及用于自动分析样本的基于离心力的微流体系统和方法，所述样本包含至少一种分析物，其中涉及使用适于专门与分析物相互作用的磁响应颗粒。
背景技术
在医疗诊断中，可看到对自动分析体液的强烈需求，这主要是因为对大量临床分析持续增加的事实。由于样本消耗低、分析时间快和样本产量高，因而近年来已经进行很多努力以开发用于自动分析具有低至微升的微小用量的样本的微流体系统，其属于基于离心力的微流体系统。
通常，基于离心力的微流体系统包括用于接纳样本的多个微流体结构。每个微流体结构能够使个体样本从入口区传送到反应室，以能够进行分析物反应并进行反应产物检测，从而确定分析物存在与否和可选地确定分析物浓度。
基于离心力的微流体系统对于本领域技术人员而言是公知的，并已经在专利文献中被大量描述，例如在美国专利公开物US2008/0252905 A1、US 2008/02371151 A1和US 2008/0206110 A1中描述。
本发明的目的在于提供用于自动分析样本的改进的基于离心力的微流体系统和方法。这一目的通过根据独立权利要求的系统和方法得以实现。本发明的优选实施例通过从属权利要求的特征给出。
发明内容
根据本发明的第一方案，提供一种新的用于自动分析样本的基于离心力的微流体系统，所述样本包含至少一种分析物，其中，涉及使用适于专门与分析物相互作用的磁响应颗粒。
根据本发明的基于离心力的微流体系统可用于(生物)化学，包括活体外部诊断，并且适于执行各种测定，通常包括样本与试剂之间的混合以及检测这些反应的结果。所述系统可例如用于诊断测定，例如化学测定和免疫测定。典型的诊断测定例如包括分析物的定性和/或定量分析，所述分析物例如为：清蛋白，ALP(碱磷酸酶)、ALT(丙胺酸转氨酶)、氨、淀粉酶、门冬氨酸、转氨酶、碳酸氢盐、胆红素、钙、心脏标记、胆固醇、肌氨酸酐激酶、D-二聚物、乙醇、g-谷氨酰转移酶、葡萄糖、HBA1c(血色素A1c)、HDL-胆固醇、铁、乳酸盐、乳酸脱氢酶、LDL-胆固醇、脂肪酶、镁、无机磷、钾、钠、总蛋白质、甘油三酸酯、UREA和尿酸。这一名单并未穷尽。
根据本发明，样本是液态流体，其中可能存在一种或多种所关注的分析物。样本可为化学制品，所述系统可适于执行一种或多种化学含量测定，例如：药物相互作用筛分，环境分析，有机物质辨识，等等。样本也可为生物制品，例如体液，如血液、血清、奶、唾液、脑脊髓流体，等等。
根据本发明，术语“试剂”用于表示任何液体，例如，将与样本和/或其它试剂混合以例如进行反应或能够实现检测的溶剂或化学溶液。试剂可例如为与第一样本相互作用的另一样本。试剂也可为诸如水之类的稀释液体。试剂可包括有机溶剂或清洁剂。试剂也可为缓冲剂。在更严格的术语意义上，试剂可为包含反应物的液态溶液，反应物典型地为例如能够结合到或转变样本中存在的一种或多种分析物的化合物或药剂。反应物的示例为：酶类，酶底物，成对染色体，蛋白结合分子，核酸结合分子，抗体，螯合剂，促进剂，抑制剂，抗原决定基，抗原，催化剂，等等。可选地，干性试剂可存在于分析装置中并被样本、另一试剂或稀释液体溶解。
根据本发明，试剂与样本异质地混合，测定为异质测定。异质测定的示例为异质免疫测定，其中，一些反应物(例如捕获抗体)在固体支撑物上固定不动。根据本发明，固体支撑物包括磁响应颗粒。
磁响应(即，可磁吸引或可磁排斥)颗粒可实现为磁珠或由磁材料制成的微球，其设置有固定不动的反应物，例如分子结合元素(如抗体)，适于专门结合到样本中包含的至少一种分析物。
在下文中，给出一些其它应用示例，其仅用于例示目的：
异质催化，其中磁响应颗粒形成或包含催化表面；
通过磁响应珠、片或颗粒捕获和提纯核酸；
利用磁响应颗粒捕获其它生物材料，例如细胞或病毒；
化学固相提取。
根据本发明的微流体系统包括至少一个可旋转支撑装置，其例如可具有盘状形状并可利用诸如电动马达之类的致动器驱动而围绕旋转轴线旋转。
根据本发明的微流体系统包括至少一个微流体装置，其例如可具有盘状形状并被固定到可旋转支撑装置以随其旋转。微流体装置设置有至少一个或多个微流体结构，微流体结构例如可相对于彼此而沿周向布置。
在一个实施例中，微流体装置被可拆卸地固定到可旋转支撑装置，使得微流体装置可安装到支撑装置而随其同步旋转，以自动分析样本；并且另外，微流体装置可在样本分析之后易于拆下。特别地，微流体装置可实现为一次性装置而仅使用一次。
每个微流体结构包括至少一个入口区，用于将所述样本和/或磁响应颗粒和/或试剂和/或诸如洗涤缓冲剂之类的其它流体供应到与入口区流体连接的至少一个反应室。反应室包括适于保持磁响应颗粒的至少一个保持区。保持区可实现为在几何上被限定为室状或通道状的腔，或者实现为在至少一个反应室中包括的空余区，所述保持区被设计为至少部分地和至少临时地保持磁响应颗粒。
反应室可例如用于实现：将可包含在样本中的分析物结合到设置有分子结合元素(其适于选择性地结合到分析物)的磁响应颗粒。反应室可例如用于以诸如荧光标志之类的可检测示踪剂来示踪颗粒结合分析物。反应室可例如用于洗掉未结合分子可检测示踪剂。反应室可例如用于接纳具有示踪的结合的分析物的颗粒，以进行检测。特别地，反应室的至少一个保持区可用于检测示踪的颗粒结合分析物。
在一个实施例中，微流体结构包括用于接纳废料流体的至少一个废料区，其流体连接到至少一个保持区。废料区可包括废料储器，废料储器例如利用虹吸管类通道而流体连接到至少一个反应室。
上述微流体结构能够使样本利用微流体装置旋转所致的离心力从入口区被传送到至少一个反应室并最终被至少部分地传送到废料区。入口区可包括流体连接到至少一个反应室的入口端口和/或入口室。
根据本发明的系统进一步包括至少一个磁体，所述磁体对应于反应室的至少一个保持区而固定到可旋转支撑装置而随其同步旋转，用于产生适于磁操控反应室中包含的磁响应颗粒的磁场，特别是适于将磁响应颗粒保持在保持区中。至少一个磁体可在旋转固定到支撑装置的另一微流体装置中重新使用以操控磁响应颗粒，这样有利地允许节省微流体装置的生产成本。而且，微流体装置的质量(惯量)可减小。至少一个磁体可例如实现为永磁体或电磁体，电磁体可包括：极靴磁体、可切换磁体或螺旋管磁体。
根据本发明的实施例，至少一个磁体的磁场可用于混合和/或洗涤和/或保持磁响应颗粒以进行检测。
根据本发明的微流体系统的另一实施例，微流体装置设置有至少一个凹部，适于容纳至少一个磁体，以减小保持区与磁体之间的距离。通过这种措施，用于操控在反应室中所包含的磁响应颗粒的磁力(例如拉力)可被有利地增大，而不需要增大磁体的磁强度。此实施例的进一步的优点是，聚集效应增大，从而形成均匀、均质且可能更小的磁响应颗粒部位，这可有利于检测目的。
根据本发明的微流体系统的另一实施例，微流体结构包括第一保持区和可位于相同或另一反应室内的第二保持区。第一保持区可位于第一反应室中，第二保持区可位于第二反应室中。可替代地，第一和第二保持区可位于一个单一反应室中。第二保持区与第一保持区流体连通，并适于保持磁响应颗粒。在此实施例中，微流体系统包括：至少一个第一磁体，其对应于第一保持区，用于产生适于将磁响应颗粒保持在第一保持区的磁场；和至少一个第二磁体，其对应于第二保持区，用于产生适于将磁响应颗粒保持在第二保持区的磁场。至少一个第二磁体被固定到可旋转平台而使其随之(同步)旋转。第一和第二磁体可例如为永磁体或电磁体，电磁体可包括：极靴磁体、可切换磁体或螺旋管磁体。
根据本发明的微流体系统的另一实施例，微流体结构包括：第一保持区，和与第一保持区流体连通的第二保持区。所述系统进一步包括：至少一个第一磁体，其对应于所述至少一个第一保持区而固定到支撑装置以随之旋转，用于产生适于将磁响应颗粒保持在第一保持区中的磁场。所述系统还进一步包括：至少一个第二磁体，其对应于所述至少一个第二保持区而固定到所述支撑装置以随之旋转，用于产生适于将磁响应颗粒保持在第二保持区中的磁场。所述系统还进一步包括：至少一个第三磁体，其与支撑装置分离而使得支撑装置能够相对于至少一个第三磁体旋转。在一个实施例中，至少一个第三磁体布置为对应于第二保持区，用于产生适于将磁响应颗粒保持在第二保持区中的磁场。至少一个第三磁体可例如为永磁体或电磁体，电磁体可包括：极靴磁体、可切换磁体或螺旋管磁体。
根据本发明的微流体系统的另一实施例，可进一步优选的是，微流体装置设置有适于容纳第一磁体的至少一个第一凹部和适于容纳第二磁体的至少一个第二凹部，以分别减小第一磁体与第一保持区之间的距离和第二磁体与第二保持区之间的距离。通过这种措施，用于操控在第一和第二保持区中所保持的磁响应颗粒的磁力(例如拉力)可被有利地增大，而不需要增大第一和第二磁体的磁强度。此实施例的进一步的优点是，聚集效应增大，从而形成均匀、均质且可能更小的磁响应颗粒部位，这可有利于检测目的。
根据本发明的磁流体系统的另一实施例，系统进一步包括：至少一个磁通量集中机构，适于集中一个以上磁体的磁通量以增大与第一和/或第二保持区中的磁响应颗粒的磁相互作用，其中所述的一个以上磁体从包括所述至少一个第一磁体、至少一个第二磁体和至少一个第三磁体的组中选出。特别地，至少一个第二磁体可设置有磁通量集中机构，例如极靴，适于集中磁通量，使得施加于第二保持区的磁场可以被增大。此实施例的进一步优点是，聚集效应增大，从而形成均匀、均质且可能更小的磁响应颗粒部位，这可有利于检测目的。
根据本发明的磁流体系统的另一实施例，至少一个第二保持区设置有至少一个引导面，适于当通过至少一个第二和/或第三磁体而磁操控所述颗粒时将磁响应颗粒局部聚集(即，集中)在第二保持区内。通过这种措施，用于检测颗粒结合分析物的检测信号强度可有利地被增大。
适于将磁响应颗粒保持在第一保持区中的所述至少一个第一(同步旋转)磁体的磁场可用于移动反应室中的颗粒，例如通过离心力和磁力的组合进行移动，以在测定或反应过程中实现更有效的混合和/或洗涤。同样地，适于将磁响应颗粒保持在第二保持区中的所述至少一个第二(同步旋转)磁体的磁场可用于移动反应室中的磁响应颗粒，例如通过离心力和磁力的组合进行移动，以在测定或反应过程中实现更有效的混合和/或洗涤。
特别地，所述至少一个第一磁体的磁场可用于混合和/或洗涤目的，而所述至少一个第二磁体的磁场可用于保持磁响应颗粒以进行检测。
本发明的微流体系统可进一步包括：设置有至少一个移液尖端的移液单元，适于将流体相对于微流体结构而传送。
微流体系统可更进一步包括：检测单元，适于检测保持区中包含的颗粒结合分析物。检测单元可例如实现为荧光检测器，其包括：光源，用于产生朝向微流体结构的保持区发射的光；和荧光传感器，用于感应从荧光标志发射的荧光，其中荧光标志被制成以结合到磁响应颗粒结合分析物。
为了充分地检测颗粒结合分析物，颗粒结合分析物被结合到可检测示踪剂，例如，能够实现颗粒结合分析物的选择性检测的染料、荧光或辐射性标志。
微流体系统可更进一步包括：控制器，用于根据预定的处理操作计划控制对样本的自动分析，控制器例如可实现为运行计算机可读程序的可编程逻辑控制器，所述程序设置有用于根据过程操作计划执行操作的指令。
在现有技术中已知的包括用于发射光的光源和诸如半导体光检测器之类的光传感器的光学检测单元，其适合作为微流体系统中的光学检测单元。光学检测单元除了包括用于产生光束的光源以外，还可包括适合的透镜和孔，以照射第一和/或第二保持区。在此使用的术语“光”意在包括可用于光学构造的波长范围，即除了包括可见光范围以外还包括紫外光和红外光。
根据本发明的第二方案，提供一种新的用于自动分析样本的方法，所述样本包含至少一种分析物，其中，涉及使用适于专门与分析物相互作用的磁响应颗粒。
所述方法包括以下步骤：
提供微流体系统，微流体系统包括可旋转支撑装置和至少一个微流体装置，微流体装置固定到支撑装置以随支撑装置同步旋转，其中微流体装置具有至少一个微流体结构，微流体结构包括至少一个反应室，反应室包括适于保持磁响应颗粒的至少一个保持区；
将样本中的一个引入反应室中；
将磁响应颗粒引入所述反应室中；
将适于磁操控磁响应颗粒的磁场施加于保持区。
所述方法可进一步包括以下步骤：将其它试剂(其例如包含分子可检测示踪剂或洗涤缓冲剂)引入至少一个反应室中。
所述方法可进一步包括以下步骤：检测在至少一个保持区中被保持的颗粒结合分析物。优选地，至少当执行对颗粒的检测时，通过磁场将磁响应颗粒聚集在反应室的保持区中。
本发明的方法可例如包括一个或多个以下步骤：
通过以下方式将磁响应颗粒提供到微流体结构的至少一个反应室中：将颗粒供应到与反应室流体连接的入口区，并且旋转微流体装置以由此形成足以将颗粒从入口区传送到反应室中的离心力；
通过以下方式将样本提供到反应室中：将样本供应到相同或不同的入口区，并且旋转微流体装置以由此形成足以将样本传送到反应室中的离心力，从而能够在可包含于样本中的分析物与颗粒的分析物结合元素之间实现反应；
通过可检测标志(例如，染料或荧光或辐射性标志)示踪颗粒结合分析物；
通过洗涤从颗粒结合分析物中移除未结合示踪剂分子；
将磁场施加于至少一个保持区，例如，通过固定到支撑装置的至少一个磁体施加；
移动在至少一个反应室中包含的颗粒结合分析物，例如通过离心力和磁力的组合进行移动，以在测定或反应过程中实现更有效的混合和/或洗涤；特别地，通过旋转微流体装置使得所形成的离心力足以超过磁场的磁力，或者通过旋转微流体装置使得所形成的离心力被磁场的磁力超过，而沿径向往复移动磁响应颗粒；
检测在保持区中保持的颗粒结合分析物。
本发明的方法可替代地可包括一个或多个以下步骤：
通过以下方式将磁响应颗粒提供到微流体结构的至少一个反应室中：将颗粒供应到与反应室流体连接的入口区，并且旋转微流体装置以由此形成足以将颗粒从入口区传送到反应室中的离心力；
通过以下方式将样本提供到反应室中：将样本供应到相同或不同的入口区，并且旋转微流体装置以由此形成足以将样本传送到反应室中的离心力，从而在可包含于样本中的分析物与颗粒的分析物结合元素之间能够实现反应；
通过可检测标志(例如，染料或荧光或辐射性标志)示踪颗粒结合分析物；
通过洗涤从颗粒结合分析物中移除未结合示踪剂分子；
将第一磁场对应于第一保持区施加于反应室，例如，通过固定到支撑装置的第一磁体施加；
移动在反应室中包含的颗粒结合分析物，例如通过离心力和磁力的组合进行移动，以在测定或反应过程中实现更有效的混合和/或洗涤；
将颗粒结合分析物传送到至少一个反应室的第二保持区；
将第二磁场对应于第二保持区施加于至少一个反应室，例如，通过固定到支撑装置的第二磁体施加；
检测在至少一个第二保持区中保持的颗粒结合分析物。
所述方法可更进一步包括以下步骤：将保持在至少一个第一保持区(其作为第一反应室的一部分)中的颗粒结合分析物传送到至少一个第二保持区(其作为第二反应室的一部分)中。
根据本发明的方法的实施例，其包括以下步骤：施加相对于微流体系统保持静止的磁场，所述磁场适于聚集至少一个保持区中包含的磁响应颗粒。在这种情况下，所述方法优选地包括以下步骤：执行可旋转微流体装置相对于磁场的往复旋转运动，以将磁响应颗粒局部聚集在保持区中，然后检测结合到聚集颗粒的分析物。在这种情况下，优选地，微流体装置的往复旋转运动的幅度可从最大幅度减小至最小幅度，最小幅度特别地为零，由此有利地将颗粒集中在中心位置附近。
根据本发明的方法另一实施例，包括另一步骤：通过执行旋转运动而沿径向往复移动磁响应颗粒，在所述旋转运动中，微流体装置旋转而使得所形成的离心力足以超过作用在颗粒上的磁力，或者旋转而使得所形成的离心力被磁力超过。
附图说明
通过以下描述，本发明的其它和进一步的目的、特征和优点将更全面地显示。各附图并入申请文件中而构成申请文件的一部分，并例示出本发明的优选实施例，且与以上给出的概要描述以及以下给出的详细描述一起用于阐释本发明的原理。
图1是根据本发明的用于自动分析样本的微流体系统的示例性实施例的示意性截面图；
图2是图1的微流体系统的示意性立体图；
图3是图1的微流体系统的示意性截面图，其中例示出所述系统的细节；
图4是例示出图1的微流体系统的变例的示意性截面图；
图5是例示出用于操作图1的微流体系统的方法的流程图；
图6是如图7中所示的本发明的微流体系统的另一示例性实施例的示例性微流体结构的示意性俯视图；
图7是本发明的用于自动分析样本的微流体系统的另一示例性实施例的示意性截面图；
图8是例示出用于操作图7的微流体系统的方法的流程图；
图9是图7的本发明的微流体系统的示例性实施例的变例的示意性截面图；
图10是图7的本发明的微流体系统的示例性实施例的另一变例的示意性俯视图。
具体实施方式
本发明将在下文中参照附图详细描述。具体参见图1至5，阐释用于自动分析样本(例如体液)的基于离心力的微流体系统101的示例性实施例。微流体系统101包括盘形微流体装置(以下称为“基片102”)，其由盘形可旋转支撑装置(以下称为“平台103”)支撑。平台103相对于基片102而同心布置并且联结到电动马达105的可旋转地被动轴104，使得基片102和平台103围绕共同旋转轴线106而旋转。基片102利用固定元件(未示出)被可拆卸地固定到平台103，从而使基片102与平台103同步旋转。否则，基片102可以容易地从平台103拆下，并例如可被实施为在使用后将被弃置的一次性构件。虽然基片102和平台103均被显示为具有盘状形状，不过，根据自动分析样本的具体需要，基片102和/或平台103可具有所希望的任何其它形状。
如图2中所示，基片102设置有多个微流体结构114，适于接纳沿周向布置并相对于彼此等距的样本。更具体而言，基片102设置有多个扇形体状的腔111以容纳微流体结构114。腔111可沿周向规则地布置，例如覆盖整个基片102。虽然显示出七个微流体结构114，其仅用于例示目的，根据自动分析样本的具体需要，基片102可设置有任意所希望数量的微流体结构114。
每个微流体结构114包括第一入口区(以下称为“样本入口区115”)，其包括入口端口和流体储器(未进一步详述)。样本入口区115与反应室119利用微毛细流体导管(以下称为“样本导管116”)而流体连通。样本入口区115例如可用于将流体样本和/或磁响应颗粒和/或其它试剂供应到微流体结构114。每个微流体结构114包括第二入口区(以下称为“颗粒入口区117”)，其包括入口端口和流体储器(未进一步详述)。颗粒入口区117与反应室119利用另一微毛细流体导管(以下称为“颗粒导管118”)而流体连通。颗粒入口区117例如可用于将流体样本和/或磁响应颗粒和/或其它试剂供应到微流体结构114。
在每个微流体结构114中，反应室119与废料区121(例如其形成为室)利用例如具有虹吸管类结构的另一微毛细流体导管(以下称为“废料导管122)流体连通。在微流体结构114中，如果反应室119中超过特定流体量，则流体可利用由平台103旋转所致的离心力而被从样本入口区115传送到废料区121。废料区121例如适于接纳过量的流体，例如用于洗去未结合分子(可检测)示踪剂的洗涤缓冲剂，而示踪的磁响应颗粒结合分析物保持在反应室119中用于检测。
在微流体系统101中，平台103设置有多个平台固定磁体123，磁体123以一定方式布置而使其对应于保持区120而位于反应室119下方，用于保持反应室119内的磁响应颗粒。磁体123作为平台103的集成部分而与平台103同步旋转。
微流体系统101进一步包括：移液单元112，其设置有至少一个移液尖端113，例如金属针或一次性尖端，适于将流体从流体储器107传送到微流体结构114。储器107(仅示出其中一个)包含各种流体，例如样本、磁响应颗粒悬置液、试剂、洗涤溶剂、和类似物。储器107位于底板110上。移液单元112被可操作地联结到自动定位装置(未示出)以相对于储器107和基片102传送移液尖端113。由于这样的移液单元112和定位装置对于本领域技术人员而言是公知的，因而在此不需要对其进行更多说明。
微流体系统101进一步包括检测单元108，适于检测反应室119中包含的示踪的分析物。检测单元108可例如实现为荧光检测器，其包括：光源，用于产生朝向微流体结构114的保持区120发射的光109；和荧光传感器，用于感应从荧光标志发射的荧光，其中荧光标志被制成以结合到反应室119中所包含的颗粒结合分析物。由于诸如荧光检测器之类的检测单元对于本领域技术人员而言是公知的，因而在此不需要对检测单元108进行更多说明。
微流体系统101更进一步包括控制器(未示出)，控制器例如可实现为运行计算机可读程序的可编程逻辑控制器，所述程序中设置有用于执行自动分析样本操作的指令。控制器从系统101的不同部件接收信息并产生和发送对应的用于控制部件的控制信号。为了执行此任务，控制器电连接到需要控制和/或提供信息的系统部件，包括：马达105，移液单元112和检测单元108。
如图1中所示，平台103可设置有多个开口125，以减小其质量(惯量)和/或从下方提供至基片102的通路，例如用于检测被结合到反应室119的保持区120中保持的磁响应颗粒126的分析物的目的。而且，如图3和4中所示，基片102被上盖箔127覆盖，以密封微流体结构114。出于光学原因，此盖箔127有利地为透明的。类似地，基片102的至少一部分可为透明的。
具体参见图4，图4例示出图1所示微流体系统101的详细部分的截面图，其中阐释其变例。因此，基片102设置有凹部124，凹部124用于容纳朝向基片102突出的磁体123，从而减小磁体123与反应室119的保持区120之间的距离。
具体参见例示出流程图的图5，其中阐释使用微流体系统101自动分析样本的方法的示例性实施例。
步骤I：处理开始。
步骤II：将磁响应颗粒126提供到反应室119中。更具体而言，使用移液尖端113将磁响应颗粒悬置液从包含悬置液的流体储器107之一传送到每个颗粒入口区117，然后以预定旋转速度旋转平台103以利用离心力将预定量的悬置液从颗粒入口区117通过颗粒导管118而传送到反应室119。在一个实施例中，磁响应颗粒126承载被附接到其外表面的固定不动的分子结合元素，分子结合元素可专门结合到分析物，将测试在样本中的此分析物的存在与否和可选地测试此分析物的浓度。在另一实施例中，分析物可附到磁响应颗粒的外表面。磁体123当被传送到反应室119时磁吸引在反应室119内的保持区120处的磁响应颗粒126。
步骤III：将包含分析物的样本提供到反应室119中，分析物可专门与颗粒126相互作用并例如可结合到颗粒126。更具体而言，使用移液尖端113将样本从包含样本的另一储器107传送到每个样本入口区115，然后以预定旋转速度旋转平台103以利用离心力将样本从样本入口区115传送到反应室119。在反应室119中的有效混合使其中包含的分析物能够专门结合到磁响应颗粒126的分子结合元素，这可例如通过磁相互作用和作用在颗粒126上的离心力的组合而实现。特别地，保持在保持区120中的磁响应颗粒126可通过执行旋转运动而沿径向往复运动，在所述旋转运动中，基片102可旋转以形成足以超过磁体123磁力的离心力或者可旋转以形成被磁体123磁力超过的离心力。
步骤IV：示踪被保持在反应室119中的颗粒结合分析物。更具体而言，通过使用移液尖端113将适于专门结合到分析物(在此情况下结合到颗粒结合分析物)的包含可检测分子示踪剂(例如荧光标志)的流体从包含示踪剂的另一储器107传送到样本入口区115和/或颗粒入口区117或另一入口区(未示出)中的每一个中，然后以预定旋转速度旋转平台103以利用离心力将流体从样本入口区115传送通过反应室119而朝向废料区121传送。将包含示踪剂的流体供应到反应室119并例如重复前述在步骤III中的混合处理，使得其中包含的示踪剂能够专门和有效地结合到颗粒结合分析物。
步骤V：移除未结合示踪剂。更具体而言，使用移液尖端113将洗涤流体从包含洗涤流体的另一储器107传送到每个样本入口区115，然后以预定旋转速度旋转平台103以利用离心力将洗涤流体从样本入口区115传送到反应室119中，从而使包围被保持磁响应颗粒126的流体能够被冲离至废料区121中并被洗涤流体所替代，由此移除未结合示踪剂。这样的洗涤步骤可根据需要而重复多次。
步骤VI：确定样本中的分析物存在与否和可选地确定分析物浓度。更具体而言，利用检测单120测量示踪剂强度，例如反应室119的保持区120中保持的示踪的颗粒结合分析物的荧光强度，并基于所获得的结果确定样本中所含分析物存在与否和可选地确定分析物浓度。
步骤VII：处理停止。
在上述方法中，在每个微流体结构114中，不同数量的样本入口区115和/或颗粒入口区117，例如仅一个单一样本入口区115和/或仅一个单一颗粒入口区117，可用于所有液体添加物。而且，不同的流体在其同时被传送到反应室119之前可被引入到相同的或更多个样本入口区115和/或颗粒入口区117中。
具体参见图6至8，其中阐释用于自动分析样本的基于离心力的微流体系统201的另一示例性实施例。
类似于图1的微流体系统101，微流体系统201包括：盘形基片202，其由盘形可旋转平台203支撑并被可拆卸地固定到平台203，基片202和平台203相对于彼此而同心布置并被联结到电动马达205的可旋转地被动轴204，从而围绕共同旋转轴线206而旋转。基片202设置有多个微流体结构214。
每个微流体结构214包括样本入口区215，样本入口区215与第一反应室219利用微毛细流体导管(以下称为“样本导管216”)而流体连通。样本入口区215例如可用于将流体样本和/或磁响应颗粒和/或其它试剂供应到微流体结构214。第一反应室219包括第一保持区220，其可例如用于将承载分子结合元素的磁响应颗粒与包含至少一种分析物(其结合到分子结合元素)的样本混合，以及示踪和洗涤示踪的颗粒结合分析物。
每个微流体结构214进一步包括颗粒入口区217，颗粒入口区217与第一反应室219利用微毛细流体导管(以下称为“颗粒导管218”)而流体连通。颗粒入口区217例如可用于将流体样本和/或磁响应颗粒和/或其它试剂供应到微流体结构214。
每个微流体结构214更进一步包括第二反应室223，第二反应室223与第一反应室219利用微毛细流体导管(以下称为“室间导管225”)而流体连通。另外，第二反应室223与废料区221利用具有虹吸管类结构的废料导管222而流体连通。第二反应室223包括第二保持区224，其可例如用于检测已经从第一反应室219被传送到第二反应室223中的示踪的颗粒结合分析物。
微流体系统201进一步包括：移液单元212，其设置有至少一个移液尖端213，适于将流体从流体储器207传送到微流体结构214。储器207被设置于底板210上。移液单元212被可操作地联结到自动定位装置(未示出)以相对于储器207和基片202而传送移液尖端213。微流体系统201进一步包括：检测单元208，适于检测第二反应室223的第二保持区224中所包含的示踪的颗粒结合分析物。检测单元208可例如实现为荧光检测器，其包括：光源，用于产生朝向第二保持区224发射的光209；和荧光传感器，用于传感从荧光标志发射的荧光，其中荧光标志被制成以结合到第一反应室219中所保持的颗粒结合分析物。
微流体系统201更进一步包括控制器，控制器从系统201的不同部件接收信息并产生和发送对应的用于控制部件的控制信号。
具体参见图7，在微流体系统201中，平台203设置有多个第一磁体226，第一磁体226以一定方式沿周向布置而使得：第一磁体226对应于第一保持区220而位于第一反应室219之下，用于将磁响应颗粒保持在第一反应室219内。平台203进一步设置有多个第二磁体227，第二磁体227以一定方式沿周向布置而使得：第二磁体227对应于第二保持区224而位于第二反应室223之下，用于将磁响应颗粒保持在第二反应室223内。第二磁体227相对于第一磁体226布置在沿径向向外的位置。
第一和第二磁体226、227可例如被实现为永磁体或电磁体。第一磁体226适于产生具有足够磁强度(例如拉力)的磁场以吸引第一反应室219中包含的磁响应颗粒，从而至少部分地和至少临时地将这些磁响应颗粒聚集在第一保持区220处。第二磁体227适于产生具有足够磁强度(例如拉力)的磁场以吸引第二反应室223中包含的磁响应颗粒，从而至少部分地和至少临时地将这些颗粒聚集在第二保持区224处。
由于第一和第二磁体226、227均与基片202同步旋转，因而在基片202的旋转过程中也将恒定磁场施加于第一和第二反应室219、223中的磁响应颗粒上。
具体参见例示流程图的图8，其中阐释使用本发明第二实施例的微流体系统201自动分析样本的示例性方法。
步骤I：处理开始。
步骤II：将磁响应颗粒提供到第一反应室219中。更具体而言，使用移液尖端213将磁响应颗粒悬置液从包含悬置液的流体储器207之一传送到每个颗粒入口区217，然后以预定旋转速度旋转平台203以利用离心力将预定量的悬置液从颗粒入口区217通过颗粒导管218而传送到第一反应室219。在一个实施例中，磁响应颗粒承载被附接到其外表面的固定不动的分子结合元素，分子结合元素可专门结合到分析物，将测试在样本中的此分析物的存在与否和可选地测试此分析物的浓度。在另一实施例中，分析物可附到磁响应颗粒的外表面。磁体226当被传送到第一反应室219时磁吸引第一反应室219中的保持区220处的磁响应颗粒。
步骤III：将包含分析物的样本提供到第一反应室219中，分析物可专门与所述颗粒相互作用并例如可结合到所述颗粒。更具体而言，使用移液尖端213将样本从包含样本的另一储器207传送到每个样本入口区215，然后以预定旋转速度旋转平台203以利用离心力将样本从样本入口区215传送到第一反应室219。在第一反应室219中的有效混合使其中包含的分析物能够专门结合到磁响应颗粒126的分子结合元素，这可例如通过前文中结合图5的步骤III所述的方式实现。
步骤IV：示踪被保持在第一反应室219中的颗粒结合分析物。更具体而言，通过使用移液尖端213将适于专门结合到分析物(在这种情况下结合到颗粒结合分析物)的包含可检测分子示踪剂(例如荧光标志)的流体从包含示踪剂的另一储器207传送到样本入口区215和/或颗粒入口区217或另一入口区(未示出)中的每一个中，然后以预定旋转速度旋转平台203以利用离心力将流体从样本入口区215传送通过第一反应室219和第二反应室223而朝向废料区221传送。将包含流体的示踪剂供应到第一反应室219并例如重复前述在步骤III中的混合处理，使得其中包含的示踪剂能够专门和有效地结合到颗粒结合分析物。
步骤V：移除未结合的示踪剂。更具体而言，使用移液尖端213将洗涤流体从包含洗涤流体的另一储器207传送到每个样本入口区215，然后以预定旋转速度旋转平台203以利用离心力将洗涤流体从样本入口区215传送到第一反应室中，从而使包围在第一保持区220中所保持的磁响应颗粒的流体能够被冲离至废料区中并被洗涤流体所替代，由此移除未结合的示踪剂。这样的洗涤步骤可根据需要而重复多次。
步骤VI：将磁响应颗粒结合分析物从第一反应室219传送到第二反应室223并且在第二反应室223中聚集颗粒结合分析物。更具体而言，平台203以比将颗粒从颗粒入口区217传送到第一反应室219时使用的旋转速度更高的旋转速度旋转，以将颗粒从第一反应室219中释放并将其冲入到第二反应室223中。在第二反应室223中，颗粒结合分析物然后被第二磁体227聚集在第二保持区224中。
步骤VII：确定样本中的分析物存在与否和可选地确定分析物浓度。更具体而言，利用检测单元208测量示踪剂强度，例如第二反应室223的第二保持区224中保持的示踪的颗粒结合分析物的荧光强度，并基于所获得的结果确定样本中所含分析物存在与否和可选地确定分析物浓度。
步骤VIII：处理停止。
具体参见图9，其中阐释图7的基于离心力的微流体系统201的变例。为了避免不必要的重复，仅阐释相对于图7的微流体系统201的差别，其它情况可参照结合图6至8给出的描述。
因此，在微流体系统201中，一个或多个第三磁体230对应于第二反应室223的第二保持区224由载架211支撑而设置在底板210上，用于将磁响应颗粒保持在第二反应室223内。在图9中，仅显示出一个单一第三磁体230，这仅用于例示目的。类似地，以下阐释适用于多个第三磁体230的情况。定位于底板的第三磁体230相对于固定到平台203的第一磁体226布置在沿径向向外的位置。第三磁体230适于产生具有足够磁强度(例如拉力)的磁场以吸引第二反应室223中包含的磁响应颗粒，从而至少部分地和至少临时地将这些磁响应颗粒聚集在第二保持区224处。
相应地，在此变例中，与转动基片202同步旋转的第一磁体226在基片202的旋转过程中也可施加作用于第一反应室219中磁响应颗粒上的恒定磁场。另一方面，由于第三磁体230不与基片202同步旋转，因而施加于在第二反应室223的第二保持区224中所保持的磁响应颗粒上的磁场在基片202的旋转过程中不是恒定的。更具体而言，第三磁体230对磁响应颗粒的影响在基片202的旋转速度减小时增加，反之亦然。第三磁体230可例如具有以下功能：在检测之前聚集第二保持区224中保持的磁响应颗粒。
使用图9中的微流体系统201，在结合图8阐释的用于自动分析样本的前述方法中，在步骤VI中，在第二保持区224中聚集示踪的颗粒结合分析物可通过以下方式实现：相对于固定于底板的第三磁体230的磁场而双向旋转平台203以执行基片202的往复旋转运动，其中，往复旋转运动的幅度从预定最大幅度减小至预定最小幅度，例如，零。这样，基片202的往复旋转运动被可操作地结合未旋转的第三磁体230的磁场，以在各第三保持区224处局部的聚集(即，集中)所述颗粒。
虽然在图9中未示出，不过，如图7中所示第二磁体227(如图7中所示，固定到平台203)可与第三磁体230一起存在。
具体参见图10，其中阐释图7的基于离心力的微流体系统201的另一变例。为了避免不必要的重复，仅阐释相对于图7的微流体系统201的差别，其它情况可参照结合图6至8给出的描述。
相应地，基片202设置有多个微流体结构214，图10中部分地图示出其中一个微流体结构214。微流体结构214与图6的微流体结构的不同之处在于，其仅包括一个单一反应室219，反应室219通过如图6中所示的微毛细流体导管而流体连接到样本入口区(未示出)和颗粒入口区(未示出)以及废料区(未示出)。
每个微流体结构214的反应室219包括第一保持区220和相对于第一保持区220独立布置的第二保持区224。第一保持区220可例如用于将承载分子结合元素的磁响应颗粒228与包含至少一种分析物(其结合到分子结合元素)的样本混合，以及示踪和洗涤示踪的颗粒结合分析物。第二保持区224可例如用于在示踪的颗粒结合分析物从第一保持区220被传送到第二保持区224之后进行对其的检测。
在微流体系统201中，平台203设置有多个第一磁体226，第一磁体226以一定方式沿周向布置而使得：第一磁体226对应于第一保持区220而位于第一反应室219之下，用于将磁响应颗粒228保持在第一保持区220内。平台203进一步设置有多个第二磁体227，第二磁体227以一定方式沿周向布置而使得：第二磁体227对应于第二保持区224而位于反应室219之下，用于将磁响应颗粒228保持在第二保持区224内。第二磁体227相对于第一磁体226布置在沿径向向外的位置。第一磁体226适于产生具有足够磁强度(例如拉力)的磁场以吸引磁响应颗粒228，从而至少部分地和至少临时地将这些磁响应颗粒聚集在第一保持区220处。第二磁体227适于产生具有足够磁强度(例如拉力)的磁场以吸引磁响应颗粒228，从而至少部分地和至少临时地将这些磁响应颗粒聚集在第二保持区224处。
由于第一和第二磁体226、227均与基片202同步旋转，因而在基片202的旋转过程中也将恒定磁场施加于第一和第二保持区220、224中的磁响应颗粒上。另外，仅第一磁体可随基片同步旋转。
如图10中所示，为使磁响应颗粒228与反应室219的第一保持区220中的包含分析物的样本混合，在执行旋转运动中颗粒228可沿径向往复移动，在旋转运动中，平台203以一定方式交替旋转，使得所形成的离心力足以超过第一磁体226的磁场的磁力，或者使得所形成的离心力被第一磁体226的磁场的磁力超过。
另外，通过调整平台203的旋转速度，颗粒228可保持在第二保持区224处，第二保持区224设置有引导面229，引导面229与第二磁体227的磁力相结合可用于将颗粒228局部地聚集在第二保持区224中。如图所示，特别地，引导面229可在反应室219内形成较小的隔间。
根据如前所述的本发明，由于当平台103、203的旋转运动停止时颗粒结合分析物因扩散和/或流动扰动和/或松弛效应而通常易于重新布置的事实，因而在执行检测时将示踪的颗粒结合分析物固定在保持区内有利地增强测量可靠性。
根据如前所述的本发明，由于例如荧光标志的漫射光从包含示踪的颗粒结合分析物的保持区的内壁散射而由此降低测量的可靠性的事实和/或由于荧光标志也可并非专门地结合到保持区内壁的事实，因此，对示踪的颗粒结合分析物的磁捕集有利地允许所述颗粒定位而与保持区内壁具有更大距离，并由此有利地增强测量可靠性。
显然，根据以上描述，本发明的许多进一步的修改和变化是可行的。因此，应理解，在所附权利要求书的范围内，本发明可通过不同于具体描述的方式实现。
附图标记列表
101 系统
102 基片
103 平台
104 轴
105 马达
106 旋转轴线
107 储器
108 检测单元
109 光
110 底板
111 腔
112 移液单元
113 移液尖端
114 微流体结构
115 样本入口区
116 样本导管
117 颗粒入口区
118 颗粒导管
119 反应室
120 保持区
121 废料区
122 废料导管
123 磁体
124 凹部
125 开口
126 颗粒
127 盖箔
201 系统
202 基片
203 平台
204 轴
205 马达
206 旋转轴线
207 储器
208 检测单元
209 光
210 底板
211 载架
212 移液单元
213 移液尖端
214 微流体结构
215 样本入口区
216 样本导管
217 颗粒入口区
218 颗粒导管
219 第一反应室
220 第一保持区
221 废料区
222 废料导管
223 第二反应室
224 第二保持区
225 室间导管
226 第一磁体
227 第二磁体
228 颗粒
229 引导面
230 第三磁体

Claims (15)

1.一种用于自动分析样本的基于离心力的微流体系统(101；201)，所述样本包含至少一种分析物，其中，涉及使用适于专门与所述分析物相互作用的磁响应颗粒(126；228)，所述系统包括：
至少一个可旋转的支撑装置(103；203)；
至少一个微流体装置(102；202)，其固定到所述支撑装置以随其旋转并设置有至少一个微流体结构(114；214)，所述微流体结构(114；214)具有至少一个入口区(115，117；215，217)，和用于接纳所述样本中的一个样本的与所述至少一个入口区流体连通的至少一个反应室(119；219，223)，至少一个反应室(119；219，223)包括适于保持所述磁响应颗粒(126；228)的至少一个保持区(120；220，224)；
至少一个磁体(123；226)，其对应于所述至少一个保持区(120；220，224)而被固定到所述支撑装置(103；203)以随所述支撑装置(103；203)旋转，用于产生适于磁操控容纳在所述至少一个反应室(119；219，223)中的所述磁响应颗粒的磁场。
2.根据权利要求1所述的系统(101；201)，其中，所述微流体装置(102；202)设置有至少一个凹部(124)，适于容纳所述至少一个磁体(123)，以减小所述至少一个保持区(120)与所述至少一个磁体(123)之间的距离。
3.根据前述权利要求1或2中任一项所述的系统(201)，其中，所述微流体结构(214)包括第一保持区(220)和与所述第一保持区(220)流体连通的第二保持区(224)，其中，所述系统进一步包括：至少一个第一磁体(226)，所述第一磁体(226)对应于所述至少一个第一保持区(220)而固定到所述支撑装置(203)以随所述支撑装置(203)旋转，用于产生适于将所述磁响应颗粒(228)保持在所述第一保持区中的磁场；和至少一个第二磁体(227)，所述第二磁体(227)对应于所述至少一个第二保持区(224)而固定到所述支撑装置(203)以随所述支撑装置(203)旋转，用于产生适于将所述磁响应颗粒(228)保持在所述第二保持区(224)中的磁场。
4.根据前述权利要求1或2中任一项所述的系统(201)，其中，所述微流体结构(214)包括第一保持区(220)和与所述第一保持区(220)流体连通的第二保持区(224)，其中，所述系统进一步包括：至少一个第一磁体(226)，所述第一磁体(226)对应于所述至少一个第一保持区(220)而固定到所述支撑装置(203)以随所述支撑装置(203)旋转，用于产生适于将所述磁响应颗粒(228)保持在所述第一保持区中的磁场；至少一个第二磁体(227)，所述第二磁体(227)对应于所述至少一个第二保持区(224)而固定到所述支撑装置(203)以随所述支撑装置(203)旋转，用于产生适于将所述磁响应颗粒(228)保持在所述第二保持区(224)中的磁场；和至少一个第三磁体(230)，其与所述支撑装置(203)分离而使得所述支撑装置(203)能够相对于所述至少一个第三磁体(230)旋转。
5.根据前述权利要求3或4中任一项所述的系统(201)，其中，所述微流体装置(214)设置有至少一个第一凹部，适于容纳所述至少一个第一磁体(226)，以减小所述至少一个第一磁体(226)与所述至少一个第一保持区(220)之间的距离；并设置有至少一个第二凹部，适于容纳所述至少一个第二磁体(227)，以减小在所述至少一个第二磁体(227)与所述至少一个第二保持区(224)之间的距离。
6.根据前述权利要求3至5中任一项所述的系统(201)，进一步包括：至少一个磁通量集中机构，适于集中一个所述磁体的磁通量以增大与所述磁响应颗粒(126；228)的磁相互作用。
7.根据前述权利要求3至6中任一项所述的系统(201)，其中，所述至少一个第二保持区(224)设置有至少一个引导面(229)，适于将所述磁响应颗粒(228)聚集在所述至少一个第二保持区(224)内。
8.根据前述权利要求3至7中任一项所述的系统(201)，其中，所述微流体装置(214)具有第一反应室(219)和第二反应室(223)，所述第一反应室(219)包括所述第一保持区(220)，所述第二反应室(223)包括所述第二保持区(224)。
9.根据前述权利要求1至8中任一项所述的系统(101；201)，进一步包括：至少一个废料区(121；221)，用于接纳废料流体并与所述至少一个反应室(119；219，223)流体连通。
10.根据前述权利要求1至9中任一项所述的系统(101；201)，其中，所述微流体装置(102；202)被可拆卸地固定到所述支撑装置(103；203)。
11.一种用于自动分析样本的方法，所述样本包含至少一种分析物，其中，涉及使用适于专门与所述分析物相互作用的磁响应颗粒(126；228)，所述方法包括以下步骤：
提供微流体系统(101，201)，微流体系统(101，201)包括可旋转支撑装置(103；203)和至少一个微流体装置(102；202)，所述微流体装置(102；202)固定到所述支撑装置以随所述支撑装置旋转，所述微流体装置具有至少一个微流体结构(114；214)，所述微流体结构(114；214)包括至少一个反应室(119；219，223)，所述反应室(119；219，223)包括用于保持所述磁响应颗粒的至少一个保持区(120；220，224)；
将所述样本中的一个引入所述反应室(119；219，223)中；
将所述磁响应颗粒(126；228)引入所述反应室(119；219，223)中；
将适于磁操控所述磁响应颗粒(126；228)的磁场施加于所述保持区(120；220，224)。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括以下步骤：施加相对于所述微流体系统(201)保持静止的磁场，所述磁场适于聚集容纳在所述至少一个反应室(223)中的所述磁响应颗粒(228)。
13.根据权利要求12所述的方法，包括以下步骤：执行所述微流体装置(202)相对于所述磁场的往复旋转运动，以将所述磁响应颗粒(228)局部聚集到所述至少一个保持区(224)中，然后检测与所述聚集的颗粒(228)相互作用的分析物。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述往复旋转运动的幅度从最大幅度减小至最小幅度，所述最小幅度特别地为零。
15.根据前述权利要求11至14中任一项所述的方法，进一步包括以下步骤：通过执行旋转运动而沿径向往复移动所述磁响应颗粒(126；228)，在所述旋转运动中，所述微流体装置(102；202)旋转而使得所形成的离心力足以超过作用在所述颗粒(126；228)上的磁力，或者旋转而使得所形成的离心力被所述磁力超过。
CN201010179492.7A 2009-05-18 2010-05-17 用于自动分析样本的基于离心力的微流体系统和方法 Active CN101893640B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09160558.4 2009-05-18
EP09160558.4A EP2253958B1 (en) 2009-05-18 2009-05-18 Centrifugal force based microfluidic system and method for the automated analysis of samples

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101893640A true CN101893640A (zh) 2010-11-24
CN101893640B CN101893640B (zh) 2014-04-30

Family

ID=41060590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010179492.7A Active CN101893640B (zh) 2009-05-18 2010-05-17 用于自动分析样本的基于离心力的微流体系统和方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9442109B2 (zh)
EP (1) EP2253958B1 (zh)
JP (1) JP5322996B2 (zh)
CN (1) CN101893640B (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103212488A (zh) * 2013-03-29 2013-07-24 东南大学 一种用于制备纳米流体的离心装置及制备纳米流体的方法
CN103376312A (zh) * 2012-04-24 2013-10-30 财团法人工业技术研究院 检体免疫分析检测装置
CN103543104A (zh) * 2012-07-11 2014-01-29 三星电子株式会社 测试装置及其控制方法和测试系统
CN103913582A (zh) * 2012-12-28 2014-07-09 财团法人工业技术研究院 微流体混合装置及其方法
CN104823057A (zh) * 2012-11-09 2015-08-05 阿兰罗索技术创新公司 用于试管内诊断的分析装置
CN106662595A (zh) * 2014-06-30 2017-05-10 松下健康医疗控股株式会社 试样分析用基板、试样分析装置、试样分析系统及从含磁性颗粒的液体中去除液体的方法
CN106662596A (zh) * 2014-06-30 2017-05-10 松下健康医疗控股株式会社 试样分析用基板和试样分析装置
CN108449996A (zh) * 2015-08-07 2018-08-24 Poc医疗系统有限公司 微流体装置及其使用方法
CN109564231A (zh) * 2016-06-08 2019-04-02 加利福尼亚大学董事会 用于处理组织和细胞的方法和装置
WO2021037099A1 (zh) * 2019-08-30 2021-03-04 东莞东阳光医疗智能器件研发有限公司 圆盘芯片磁性微粒移动装置及检测装置及其移动控制方法
CN114509575A (zh) * 2022-04-19 2022-05-17 天津德祥生物技术有限公司 微流控检测装置

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG10201606120XA (en) 2007-10-02 2016-09-29 Theranos Inc Modular Point-Of-Care Devices And Uses Thereof
SG192069A1 (en) 2011-01-21 2013-08-30 Theranos Inc Systems and methods for sample use maximization
US9664702B2 (en) 2011-09-25 2017-05-30 Theranos, Inc. Fluid handling apparatus and configurations
US9632102B2 (en) 2011-09-25 2017-04-25 Theranos, Inc. Systems and methods for multi-purpose analysis
US20140170735A1 (en) 2011-09-25 2014-06-19 Elizabeth A. Holmes Systems and methods for multi-analysis
US8475739B2 (en) 2011-09-25 2013-07-02 Theranos, Inc. Systems and methods for fluid handling
US9810704B2 (en) 2013-02-18 2017-11-07 Theranos, Inc. Systems and methods for multi-analysis
MX344792B (es) * 2011-09-25 2017-01-06 Theranos Inc Sistemas y métodos para múltiples análisis.
US10012664B2 (en) 2011-09-25 2018-07-03 Theranos Ip Company, Llc Systems and methods for fluid and component handling
US8597882B2 (en) * 2012-02-03 2013-12-03 Pyrobett Pte. Ltd. Method and apparatus for conducting an assay
TWI456196B (zh) * 2012-04-24 2014-10-11 Ind Tech Res Inst 檢體免疫分析檢測裝置
DE102012107651A1 (de) * 2012-08-21 2014-02-27 Astrium Gmbh Verfahren zur Durchführung einer biochemischen Analyse, insbesondere im Weltraum
USD746999S1 (en) * 2014-06-27 2016-01-05 Hemocue Ab Analyzer
JP6588910B2 (ja) * 2014-06-30 2019-10-09 Ｐｈｃホールディングス株式会社 試料分析用基板、試料分析装置、試料分析システムおよび試料分析システム用プログラム
JP6588908B2 (ja) * 2014-06-30 2019-10-09 Ｐｈｃホールディングス株式会社 試料分析用基板、試料分析装置、試料分析システムおよび試料分析システム用プログラム
US10539583B2 (en) 2014-12-12 2020-01-21 Phc Holdings Corporation Substrate for sample analysis, sample analysis device, sample analysis system, and program for sample analysis system
JP6030676B2 (ja) * 2015-01-30 2016-11-24 シャープ株式会社 試料分析装置及び試料分析方法
CN107530486B (zh) 2015-05-08 2020-12-11 生物磁溶液有限公司 免疫磁性细胞分离的装置和方法
WO2017085766A1 (ja) * 2015-11-16 2017-05-26 日立化成株式会社 遠心分析装置及び遠心分析用チップ
CN108431610B (zh) * 2015-12-28 2022-04-05 普和希控股公司 试样分析用基板、试样分析装置、试样分析系统和记录介质
JP6956166B2 (ja) * 2016-08-30 2021-10-27 シスメックス株式会社 試料分析用カートリッジ及びその製造方法、並びにその利用
GB201711804D0 (en) * 2017-07-21 2017-09-06 Mast Group Ltd Apparatus for conducting an assay
WO2019216887A1 (en) 2018-05-08 2019-11-14 Biomagnetic Solutions Llc A rigid chamber for cell separation from a flexible disposable bag
EP3864419A4 (en) * 2018-10-08 2022-07-13 Accure Health Inc. AUTOMATED DOSAGE PROCESSING METHODS AND SYSTEMS
KR102155587B1 (ko) * 2018-11-15 2020-09-14 재단법인대구경북과학기술원 미세 유동 장치 및 이를 이용한 표적 세포 분리 방법
CN112033953B (zh) * 2019-06-03 2024-04-19 利多(香港)有限公司 一种微流控芯片及应用
CN110237775A (zh) * 2019-06-18 2019-09-17 金华职业技术学院 一种微量液体混合反应方法
CN110420604A (zh) * 2019-08-30 2019-11-08 东莞东阳光医疗智能器件研发有限公司 圆盘芯片磁性微粒移动装置及检测装置及其移动控制方法
US20220266245A1 (en) * 2019-09-02 2022-08-25 Tan Tock Seng Hospital Pte Ltd A magnetic digital microfluidic system and method of performing an assay
WO2022124070A1 (ja) * 2020-12-11 2022-06-16 株式会社堀場製作所 検査装置、情報処理方法およびプログラム
CN113588957B (zh) * 2021-07-16 2023-06-30 中国农业大学 微生物分离检测系统及检测方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007106013A1 (en) * 2006-03-13 2007-09-20 Gyros Patent Ab Enhanced magnetic particle steering
US20080035579A1 (en) * 2006-08-11 2008-02-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Centrifugal magnetic position control device, disk-shaped micro fluidic system including the same, and method of operating the compact disk-shaped micro fluidic system
CN101166834A (zh) * 2005-04-30 2008-04-23 柳在泉 生物盘、生物驱动器装置和使用该盘和装置的化验方法
US20090035847A1 (en) * 2007-07-31 2009-02-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Centrifugal force-based microfluidic device for nucleic acid detection and microfluidic system including the same

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5627041A (en) * 1994-09-02 1997-05-06 Biometric Imaging, Inc. Disposable cartridge for an assay of a biological sample
US20060068409A1 (en) 2000-11-27 2006-03-30 Phan Brigitte C Use of restriction enzymes and other chemical methods to decrease non-specific binding in dual bead assays and related bio-discs, methods, and system apparatus for detecting medical targets
US7015780B2 (en) * 2002-06-25 2006-03-21 Corning Incorporated Apparatus, device and method for generating magnetic field gradient
WO2005093388A1 (en) * 2004-03-26 2005-10-06 Infectio Recherche Inc. Removable microfluidic flow cell
JP2006010529A (ja) * 2004-06-25 2006-01-12 Canon Inc 磁性粒子分離装置および分離方法
US8273310B2 (en) * 2006-09-05 2012-09-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Centrifugal force-based microfluidic device for nucleic acid extraction and microfluidic system including the microfluidic device
KR101343034B1 (ko) * 2006-09-05 2013-12-18 삼성전자 주식회사 원심력 기반의 단백질 검출용 미세유동 장치 및 이를포함하는 미세유동 시스템
KR100818274B1 (ko) * 2006-09-05 2008-04-01 삼성전자주식회사 미세유동 시스템 제어장치 및 그 방법, 및 미세유동 시스템
JP2008161649A (ja) 2007-01-04 2008-07-17 Hiroshi Nobori 簡易圧感覚検査器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101166834A (zh) * 2005-04-30 2008-04-23 柳在泉 生物盘、生物驱动器装置和使用该盘和装置的化验方法
WO2007106013A1 (en) * 2006-03-13 2007-09-20 Gyros Patent Ab Enhanced magnetic particle steering
US20080035579A1 (en) * 2006-08-11 2008-02-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Centrifugal magnetic position control device, disk-shaped micro fluidic system including the same, and method of operating the compact disk-shaped micro fluidic system
US20090035847A1 (en) * 2007-07-31 2009-02-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Centrifugal force-based microfluidic device for nucleic acid detection and microfluidic system including the same

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103376312A (zh) * 2012-04-24 2013-10-30 财团法人工业技术研究院 检体免疫分析检测装置
CN103376312B (zh) * 2012-04-24 2015-01-28 财团法人工业技术研究院 检体免疫分析检测装置
CN103543104A (zh) * 2012-07-11 2014-01-29 三星电子株式会社 测试装置及其控制方法和测试系统
US9989546B2 (en) 2012-11-09 2018-06-05 Arteion Analysis device for in vitro diagnostics
CN108761112B (zh) * 2012-11-09 2022-01-18 阿尔泰恩公司 用于试管内诊断的分析装置
CN104823057A (zh) * 2012-11-09 2015-08-05 阿兰罗索技术创新公司 用于试管内诊断的分析装置
CN108761112A (zh) * 2012-11-09 2018-11-06 阿尔泰恩公司 用于试管内诊断的分析装置
CN105424952B (zh) * 2012-12-28 2017-11-03 财团法人工业技术研究院 微流体混合装置及其方法
CN103913582A (zh) * 2012-12-28 2014-07-09 财团法人工业技术研究院 微流体混合装置及其方法
CN105424952A (zh) * 2012-12-28 2016-03-23 财团法人工业技术研究院 微流体混合装置及其方法
CN103913582B (zh) * 2012-12-28 2016-04-27 财团法人工业技术研究院 微流体混合装置及其方法
CN103212488A (zh) * 2013-03-29 2013-07-24 东南大学 一种用于制备纳米流体的离心装置及制备纳米流体的方法
CN106662596A (zh) * 2014-06-30 2017-05-10 松下健康医疗控股株式会社 试样分析用基板和试样分析装置
CN106662595B (zh) * 2014-06-30 2019-10-15 普和希控股公司 试样分析用基板、试样分析装置、试样分析系统及从含磁性颗粒的液体中去除液体的方法
CN106662595A (zh) * 2014-06-30 2017-05-10 松下健康医疗控股株式会社 试样分析用基板、试样分析装置、试样分析系统及从含磁性颗粒的液体中去除液体的方法
CN108449996A (zh) * 2015-08-07 2018-08-24 Poc医疗系统有限公司 微流体装置及其使用方法
CN109564231A (zh) * 2016-06-08 2019-04-02 加利福尼亚大学董事会 用于处理组织和细胞的方法和装置
CN109564231B (zh) * 2016-06-08 2023-01-06 加利福尼亚大学董事会 用于处理组织和细胞的方法和装置
WO2021037099A1 (zh) * 2019-08-30 2021-03-04 东莞东阳光医疗智能器件研发有限公司 圆盘芯片磁性微粒移动装置及检测装置及其移动控制方法
CN114509575A (zh) * 2022-04-19 2022-05-17 天津德祥生物技术有限公司 微流控检测装置
CN114509575B (zh) * 2022-04-19 2022-06-14 天津德祥生物技术有限公司 微流控检测装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011007778A (ja) 2011-01-13
JP5322996B2 (ja) 2013-10-23
US9442109B2 (en) 2016-09-13
EP2253958B1 (en) 2013-04-17
CN101893640B (zh) 2014-04-30
EP2253958A1 (en) 2010-11-24
US20110124128A1 (en) 2011-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101893640B (zh) 用于自动分析样本的基于离心力的微流体系统和方法
EP2529220B1 (en) Centrifugal micro-fluidic device and method for detecting analytes from liquid specimen
EP0533801B1 (en) Self-contained assay assembly and apparatus
JP2009530606A (ja) 増強型磁気粒子ステアリング
CN101073002A (zh) 微流体装置
JP7110320B2 (ja) 液体試料中の検体の検出の動作をモニタする方法
WO2016153006A1 (ja) 流体デバイス、システム、及び方法
JP2007516419A (ja) マルチマイクロチューブアレーの形態のモノリシックチャンバーと積分測定用ラテラルトランスデューサーを備えるセンサーによる化学的又は生物学的分析方法及び装置
KR20140008976A (ko) 미세유동구조물, 이를 포함하는 미세유동장치 및 그 제어방법
WO2016153000A1 (ja) 流体デバイス、システム及び方法
EP3461557B1 (en) Cartridge, detection method, and detection device
WO2017213074A1 (ja) 流体デバイス、システムおよび試料物質の検出方法
CN211528425U (zh) 基于微流控技术的免疫磁珠化学发光分析系统
CN1551982A (zh) 化学分析设备和基因诊断设备
JP2006149379A (ja) 生体物質検査用マイクロリアクタおよび生体物質検査デバイス
CN211528426U (zh) 基于微流控技术的免疫磁珠化学发光分析系统
KR20100031454A (ko) 포획 물질을 평가하기 위한 유닛을 포함하는 미세유동장치 및 포획물질을 평가하는 방법
JPH09275970A (ja) 生化学反応用撹拌装置
CN115598351A (zh) 微流控自身抗体免疫检测芯片
JP2009273428A (ja) 生体物質検出カートリッジ、および生体物質検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant