CN102316988B - 仪表化移液器吸头 - Google Patents

Abstract

一种改进的移液器吸头(100)，包括一个在近端(116)和远端(114)之间延伸的细长的本体。所述本体(112)通常由多个层(例如130、132、134、136、138)制成，所述多个层被配置和排布为提供一个从远端朝向近端延伸的流体路径。所述改进的移液器吸头(100)包括一个传感器部件，该传感器部件被布置为对沿所述流体路径流动的流体进行电探询。可操作的传感器部件包括一个电极(例如154、192)，所述电极被布置于流体路径中以接触其中的流体。一个移液器吸头(100)可被实施用于：对粒子计数；检验样品完整性(例如没有气泡)；监测样品流速；以及确认吸入体积；及用于其它用途。

Description

仪表化移液器吸头

优先权要求

本申请要求根据35U.S.C.119(e)享有于2007年9月29日提交的、标题为“仪表化移液器吸头(INSTRUMENTED PIPETTE TIP)”、序列号为60/995,752的美国临时专利申请的申请日的优先权，所述专利申请通过引用的方式全文纳入本文。

技术领域

本发明涉及用于从散装流体容器中提取流体样品、同时对样品进行电探询(electrically interrogate)的装置。

背景技术

手持式移液器——其用于精确流体体积的测量和递送——是当前科学家可选用的一些最常见且广泛使用的实验室工具。生物和化学液体样品的几乎所有小体积流体处理都有赖于它们的便捷的使用性、精确度和可重现性，以确保恰当、一致性的实验处理。市售移液器有很多种固定的和可调的体积可供选择。当用于大规模、高处理量的测试时，市售的移液器常常具有多路通道，以使得通过按钮的单次按压可同时实现最高达12个不同样品的精确流体计量。常规的移液仪器依靠正排量系统(positive displacement system)(例如手动操作的柱塞系统，或电子泵)来产生促使指定的流体体积进入或排出一个用后即可丢弃的(disposable)移液器吸头所需的压力。一旦样品被排出，则将移液器吸头丢弃。现有技术水平的移液仪器能够准确计量小于1mL的流体体积，并使用伺服泵用于体积控制和流体计量。具有集成电子控制装置的数字显示器提高了移液仪器对于操作者的使用便捷性。

在实验室中，移液器置于湿的操作台环境中，并在从流体混合到样品的分离和制备范围内的无数的流体计量应用中使用。在实验室细胞生物学领域，移液器日常用于分离小体积的培养细胞的悬浮液。在一个最常见的程序中，对精确计量的体积中的小部分细胞进行手工计数(通过显微镜观察)可使使用者能够对全部体积的培养细胞的种群和细胞生存力进行评估。遗憾地是，使用上述方法在显微镜下对细胞计数非常耗费时间和资源，并且计数的准确性完全取决于使用者打算在给定体积中实际计数的细胞数目。

通过测量由流经导电流体的两个容器间的小孔的粒子引起的阻抗偏差而进行的粒子检测方面的开拓性工作公开于W.H，Coulter的US2,656,508中。现在，粒子由于其阻塞所述孔的一部分而引起电阻抗变化的原理以发明人的名字命名的。自他的专利公布后，已经投入了相当大的努力来开发和改善在Coulter原理下工作的传感装置。相关美国专利包括Fisher的5,376,878、Gascoyne等人的6,703,819、Krulevitch等人的6,437,551、Mehta的6,426,615、Frazier等人的6,169,394以及Weigl等人的6,454,945和6,488,896、HoIl等人的6,656,431和Blomberg等人的6,794,877。所有上述参引的文件就其技术和各种传感器设置的公开内容通过引用的方式在此被纳入，就如同在本文中以其整体详细阐释一样。

提供一种如下的精密流体探询装置将是一种改进，该精密流体探询装置能够计量极精确的流体量以形成样品、并且电探询所述样品以确定一种或多种特性，例如每单位体积中的粒子数。此外，所述设备可被实施为一种低成本、一次性使用、坚固耐用且用后可丢弃的装置，这将是进一步的进步。

发明内容

本发明提供一种用于从流体的散装容器中提取流体样品的设备和方法。目前优选的实施方案可操作用来针对流体样品的一部分或多个部分进行某些测试——例如对每单位体积的粒子计数——和/或可验证样品或其一部分的测定体积大小或流速，以及用于其它功能。

目前优选的实施方案形成一种移液器吸头，所述移液器吸头具有一个在近端和远端之间延伸的细长的本体，所述细长的本体具有一个从远端朝向近端延伸的、穿过所述本体的流体路径。优选的实施方案包括一个传感器部件，所述传感器部件被布置为对沿所述流体路径流动的流体进行电探询。有利地，一个可操作的传感器部件的具体实例被配置和排布用于确定测定体积的粒子数。有时，所述传感器部件可被配置和排布用于确定沿所述流体路径的流体流速。任选地，所述传感器部件可被配置和排布用于检测在沿所述流体路径的特定位置处是否存在流体边界边缘。

在一些情况下，所述本体被构造为包括多个层，所述层被配置和排布为提供所述流体路径的至少一部分。在所述情况下，可使用的传感器部件包括一个承载于第一和第二相邻层之间的第一导电迹线，所述第一迹线的至少一个第一部分被布置为与沿流体路径流动的流体接触。在某些情况下，在所述相邻层之间可承载一个第二导电迹线，所述第二迹线的至少一个第二部分被布置为与沿所述流体路径流动的流体接触。有些情况下，所述第一部分和所述第二部分沿流体路径间隔开，并承载于相同层之间。其它情况下，所述第一部分和所述第二部分沿流体路径间隔开，并承载于不同层之间。

在某些具体实施方案中，流体路径的一部分由包括已知体积的一段长度的腔管限定。此外，所述第一部分可相对于腔管的长度布置，有效地指示出一份包括与所述已知体积相应的样品体积的流体通过移液器吸头。

一些实施方案可包括适合于在吸头安装至移液器中时允许检测所述吸头的结构。移液器吸头可用于有利地与一种移液器结合，所述移液器被配置和排布为与移液器吸头的近端接合。有利地，将吸头接合至移液器可有效地对流体路径的近部施加吸力。此外，有利的是将吸头和移液器接合的动作使传感器部件与电探询设备接通电路。

可通过将根据本发明某些原则构建的移液器吸头接合至配合地构造的移液器来使用一种装置，以有效地使传感器部件与电探询设备电连通，并使流体路径的近端与一个抽吸源连通。如此，施加了流体原动压力，有效地将样品吸入移液器吸头中。样品的至少一部分在所述部分沿着流体路径流动并经过传感器部件时被电探询。通过传感器部件收集的数据可显示于与移液器相关联的显示屏上，和/或传送至计算机以进一步分析或储存。在完成流体样品分析后，将所使用过的移液器吸头丢弃。

施加吸力的优选方法包括产生过量(excess)的抽吸压力，该抽吸压力然后通过与移液器相关联的结构被下调，以有效地施用：i)可操作用于将样品吸入移液器吸头的第一抽吸压力；以及ii)后续所需的随时间变化的抽吸压力分布图(suction pressure profile)。

通过考虑下文结合附图作出的详细说明，本发明的所述特点、优点及替代方面对于本领域技术人员将是明了的。

附图说明

在附图中，示出了目前所认为的本发明最佳实施方式，其中：

图1为移液器和所安装的移液器吸头的立体图；

图2为目前优选的移液器吸头的立体图；

图3为图2所示移液器吸头的俯视图；

图4为图2所示移液器吸头的仰视图；

图5为图2所示移液器吸头的从上方所见的组装分解图；

图6为图2所示移液器吸头的从下方所见的组装分解图；

图7为图2所示移液器吸头的衬底部分的俯视图；

图8为图2所示移液器吸头的衬底部分的仰视图；

图9为图2所示移液器吸头的侧视分解图；

图10为可存在于根据本发明的某些原理构建的某些移液器吸头中的结构的横截面图；

图11为移液器吸头和示例性台顶式移液器(bench-top pipette)的组装分解图；以及

图12示出在一种根据本发明某些原理构建的一个具体实例的示例性使用过程中所需施加的(吸力)压力分布图。

具体实施方式

现将参照附图，在附图中，本发明的各个元件将给出数字标记，并且其中，将对本发明进行讨论以使本领域技术人员能够实施并使用本发明。应理解，以下说明对于本发明的原理而言仅是示例性的，而不应被视为限制所附权利要求的范围。

如本公开文本所常用的，除非在上下文中有明显的其它解释，术语“流体”可包括单独的一种液体、在混合物中的一种或多种液体、或者一种或多种液体及其中夹带或悬浮的粒子。有利地，流体具有电解性能。

术语“粒子”及其变体意欲包括小块的(a small piece of)物质——非排他性地包括活的或死的生物细胞——以及分子。

除非上下文有明显的其它解释，“压力”和“吸力”均意欲相对于当地大气压进行测量。

移液器吸头可被定义为一种可拆卸延伸管路，其形成一个用于使样品流体从散装流体源朝向移液器流动的桥梁。移液器吸头包括一个常规的狭长的本体，该狭长的本体中可吸入少量流体用以转移、测量或分析。移液器吸头的近端构建为使其可拆卸地附接至移液器的配合的锚固结构。移液器吸头的远端构建为使其在具有常规小尺寸开口的样品容器——例如试管——中接收。示例性的移液器吸头100示于图1中。

移液器被定义为一种适合于与移液器吸头接合、并将流体样品吸入移液器吸头的仪器或装置。移液器构建为对移液器吸头的近端施加真空。移液器可为手持式，例如图1示出的移液器102。移液器102包括一个拇指操作式柱塞104和一个显示屏106。或者，移液器可具体化为一种台顶式装置，例如图12所示的移液器108。总之，移液器通常用于获取一个或多个流体样品，并且每个样品具有从小于1μl到数μl、到或许1,000μl或更多的范围的可重复尺寸。

目前优选的移液器吸头整体在图2至6以110示出。移液器吸头110构建为从具有相对小入口的散装流体容器——例如1.5ml小瓶——中提取流体样品。移液器吸头110包括本体112，其构建为沿从远端114朝向近端116延伸的流体路径吸取流体。通常，可通过向流体路径施加流体原动压力差(fluid-motive pressure differential)而促使流体流过本体112。典型地，流体原动压力通过向流体路径的近部施加低压(或吸力)而产生。移液器吸头110包括通过本体112与流体路径的近部连通的抽吸口118(参见图4)。吸力通常通过移液器——例如移液器102或108——施加至口118。

移液器吸头110包括多个承载于近端116的电接触垫，整体为120。如下文将更详细说明的，这种接触垫为导电迹线的可视部分，其已被图案化并通过本体112延伸至各个定位。有利地，至少一条这种迹线的至少一部分布置为接触沿本体112中的流体路径流动的流体。这种构造将一个传感器部件(例如迹线的浸湿部分)置于流体路径中，以有效地对沿流体路径流动的流体进行电探询。

有利地，布置于本体112近端的结构被配置和排布为与移液器的接合结构相协调，以使吸头110可以仅以可操作的取向被安装。参照图2，所示出的近端116形成一舌部，所述舌部可啮合至移液器的配合地形成的接收插口内。如图2和3所示，布置于本体112的近端116附近的肩部122构建为形成一个槽口124。由此，近端116的横截面仅以所需取向安装容纳至移液器的配合形成的接收插口中。将近端116插入该接收插口中使得与移液器相关联的抽吸源与口118相连通。此外，在移液器中安装吸头110有利地使电连接器的电接触点与接触垫120可操作地连通。翼片126的近部构建为一种限制吸头110进入移液器的接收插口的插入深度的挡块(stop)。

现参照图5和6，可看出一个可操作的移液器吸头110包括多个层。所示出的基层130由医用塑料注模制成。通道层132由双面粘性聚酯带形成。衬底层134由聚酯薄膜形成。通道层136由双面粘性聚酯带形成。覆盖层(cap layer)138由聚酯薄膜形成。有时，还可包括一个过滤器，如所示的过滤器140。所示的过滤器140是一种具有30个微米孔(micron pore)的尼龙网过滤器，其用于在对血细胞探询的应用中使用的某些移液器吸头中。

移液器吸头110包括一个远端开口取样口，整体为142，布置于移液器吸头110的远端尖端。虽然口142被示为仅布置于基层130内，但可想到的是，远端开口142可由布置于一层或多层中的一个通道形成。如所示出的，口142通常布置于吸头110的边缘。一种替代的可操作取样开口可构建为具有穿过移液器吸头一侧部的横向开口。总之，口142能够使流体样品吸入远端室144中。可配备任选的布置于层132中的远端通道146以增大远端室144的容积。

室144的近端通过孔148、过滤器140和孔150连通至通道152的远部。通道152配置为使吸入的样品流体流过一个或多个表面电极，例如受激电极154。通道152的近部与通道156的近部通过探询孔158连通。通道156也配置为使吸入的样品流体流过一个或多个表面电极。通道158的远部将流体连通至通道160的远部。如此，流体可沿通道160朝向接收室162被吸引。施加至抽吸口118的吸力与室162连通，并提供能有效促使流体从散装容器流入采样口142、并流向室162的流体原动力。在通道层132中设有窗口164，以使通道160近端附近的流体与衬底层134的底部载有的表面电极接触。

有时，如图4和6所示，移液器吸头可包括配置为帮助吸头从与移液器的接合配准位上拆除的抽出结构。如一个实例中，吸头110可包括斜坡166以提供整体以168示出的卡锁面(catch surface)，吸头拆除结构可压在所述卡锁面上，以对吸头100施加轴向取向的拆除力。

现参照图7和8，在衬底134的顶面和底面图案化有多条导电迹线。在示出的实施方案中，导电迹线的近端形成10个电接触垫，整体以120示出，其中的奇数垫编号为1、3、5、7和9。目前优选地，所有接触垫布置于衬底134的单侧，并且布置为允许与市售的10引脚电连接器(ten-pin electrical connector)接合的构造。当然，迹线的数量和排布将取决于所得到的吸头的所需功能。

应注意，提供多个通路，例如整体以170和172所示，以使某些接触垫能够贯穿该厚度(through-the-thickness)连通至布置于衬底134相对侧上的电极和/或迹线元件。这些通路可视为形成于衬底134中的孔洞。以所需图案施用至衬底134的每一侧的导电材料——例如目前优选的导电油墨——形成穿过所述通路延伸的电连接(从衬底134的一侧至另一侧)。

迹线元件174布置于衬底134的底部，主要作为跳线，以使编号1的接触垫与编号10的接触垫固定地电连通。这种排布可用以提供用于各种用途的反馈信号，例如用以检验吸头110是否实现了与移液器例——如移液器102——的固定配准的正确安装。可想到的是，移液器基于这种反馈来检测移液器吸头，进而可基于检测出的吸头的类型来运行选定的测试。例如，可使用各独立接触垫之间的电通路测试(electrical continuity test)来进行具有10引脚接触垫排布120的移液器吸头的多个不同的迹线构造之间的区分。在所示情况下，接触垫1和10之间的电通路还可用于指示移液器110被配置为一种粒子计数器，或者其他用途。在一个不同的移液器吸头被构建为例如仅精确测量一种或多种逐次分配的或吸入的样品的流体量的情况下，迹线元件174可省去，或用作不同接触垫之间的连接件以提供不同的电子“识别标志(signature)”。

迹线元件175的近部形成编号2的接触垫。迹线175的远部形成受激电极154。迹线176的近部形成编号3的接触垫。迹线元件176的远部形成检测电极178。电极154和178配置为布置相对大的表面积与流经通道152的流体相接触(参见图5)。

迹线元件180的近部形成编号4的接触垫。迹线元件180通过通路182在衬底134的顶表面和底表面之间连通。迹线元件180的远部形成检测电极184。迹线元件186的近部形成编号5的接触垫。迹线元件186通过通路188在衬底134的顶表面和底表面之间连通。迹线元件186的远部形成受激电极190。电极184和190配置为布置相对大的表面积与流经通道156的流体相接触(参见图6)。某些电极——例如电极154和190——的大表面积允许电信号施加至相应的接触垫，从而获得这些电极间所需的电流。

迹线元件192的近部形成编号6的接触垫。迹线元件192的远部(布置于衬底134的底部)形成表面电极，所述表面电极布置为检测流体前缘(fluid front)，例如沿通道160行进的一电解质柱(electrodecolumn)的前缘或后缘。电极处检测的信号变化可用以及时确定某一点处的流体边界的位置。这些信息可与已吸入流体的已知体积结合使用，以确定流体流速(flow rate)。边界位置信息还可用来验证所需体积的提取情况，或检查样品中的气泡。

在一种简单的排布中，仪表化移液器吸头可包括布置在穿过吸头的流体流动通道中的已知位置处的单个电极。电信号可施加至电解质流体的散装容器中。所述流体可被吸入所述仪表化移液器吸头，并且该流体的前缘位置可通过监测电极处的信号而被检测。一旦电解质柱到达该电极，在该电极处即可检测到信号。所述电极处获得的信号可当作触发事件，从而例如启动测试程序，或停止吸入流体。

迹线元件194的近端部分形成编号7的接触垫。迹线元件196的近端部分形成编号8的接触垫。编号9的接触垫在所示的移液器吸头110中不具有电功能。迹线元件194和196的远部布置为这样的表面电极，该表面电极有效地确定在沿通道156的远部间隔开的位置处是否存在流体边界。通道160围绕的且布置在电极192和194之间的体积可限定为与所需流体样品的尺寸相关联。

通过移液器吸头110的流体流动路径近似为图9中的表示流体流动的不同延伸路线(stretch)的一系列虚线。与常规移液器吸头中的基本单向的流体流动相反，通过移液器吸头110的流体路径遵循一条迂回的路线。对于根据本发明某些原理构建的吸头的某些实施方案而言，可以说，流体沿迂回路线流动的中心线轴线定义了一个三维空间。也就是说，在不同时间点，流体可在长度方向、宽度方向、厚度方向上或其结合方向上流动。例如，沿通道144并由延伸路线198示出的流体流动是朝近端(和长度)方向的。通过探询孔158并由延伸路线200示出的流体流动朝横向(和厚度)方向的。沿通道156的大部分并由延伸路线202示出的流体流动朝远端(和长度)方向的。位于通道156的远部并由延伸路线204示出的流体流动朝大致横向(宽度)方向的，如同通过通道160的鹅颈管部分的流动。

可用于检测和计数流体中夹带的粒子的目前优选排布的横截面示意图示于图10中，并整体用210表示。流体流动路径212形成为一种由各层内流体限定的空隙(fluid-confining voids)形成的通道结构。有利地，对于至少某些实施方案而言，通孔或探询孔158的尺寸设置为促使穿过其流动的电解质流体中夹带的粒子形成基本单一的纵列(single file)。在用于探询全血的特定移液器吸头100中，探询孔158的特征尺寸(直径)通常在约50纳米至200微米之间。如图10所示，一对细胞计数电极178和184布置在通孔158的相对侧上。配合的受激电极154和190也布置于(一个在上游，一个在下游)该通孔的相对侧上，以形成包围探询孔158的4-电极探询区。

如示出的，目前优选地，检测电极以这样的方式配置，使得确保在流体沿流动路径212流动时这些电极完全湿透(wet-out)。也就是说，沿着自孔158的流动路径，电极178和184被“拉回(pulled back)”。所示出的构造抵制因电极浸湿面积(wetted area)的变化——这或许是因为在电极的一部分上存在气泡所致——而引起的信号幅度或质量的变化。

在使用示出的装置210以检测和计数粒子时，可通过信号发生器214将一种恒流时变信号施加至受激电极154和190。所述受激电极的尺寸有利地设置为具有有效的浸湿表面积，从而有助于将电流传送至流体和探询区158。检测或计数电极178和184布置为接入电路(in-circuit)，以测量跨过探询孔洞158的差分电压变化。

可想到的是，可替代地形成2-电极或3-电极探询区。例如，检测电极178和184中的一个或另一个可替代地安置为接入电路，以检测所测量的信号相对于布置于探询孔158另一侧上的受激电极之一、或相对于地的变化。应注意，所施加的电信号(例如通过信号发生器214施加的电信号)可基本恒定(DC)或随时间而变(AC)，这取决于待获得的所需数据段。

检测电极178可视为一种表面电极，其与仅在通过其部分表面积的通道的流动路径的部分周界上的流体接触。还可想到的是，替代地形成一个具有多个厚度电极的探询区，所述厚度电极被布置为例如形成流体流动通道或路径的整个周界。这种电极可沿着流动路径串联布置。例如，一对表面电极可布置于第一衬底的相对侧上。另外的表面电极可承载于一个或多个另外的衬底，相邻的所述电极之间可布置一个绝缘隔离物，多个衬底可堆叠或粘合在一起，以排布一横向串联的表面电极的叠层聚集物(laminated collection)。这样探询孔158就可穿过堆叠的电极和绝缘层被横向地被钻孔，以形成一个具有多个沿其长度布置的厚度电极的探询区(或钻孔的管路)。

移液器吸头100’示于图11中，其具有不同构型的安装结构，整体上用218示出。安装结构218包括一个固定至基层130的插口220。插口220配置为与台顶式移液器108的舌部220相协调，以能够接合吸头100’与抽吸端口224流体连通。插口220与舌部222的啮合还使得接触垫120与边缘连接器226电连通。衬底134’的近端适合于插入槽228中以实现电连接，用于在吸头100’载有的传感器部件和与移液器108相关联的探询设备230之间的连通。

使用移液器吸头——例如移液器吸头110——的代表性的方法包括，通过将移液器吸头110的近端插入移液器——例如图1的移液器102——的配合接收结构中，来安装移液器吸头110。移液器102被构建为将流体原动压方源(吸力)接合至已安装的吸头110的口118。将吸头110安装至移液器102中还使得吸头110的电基传感器和与移液器102相关联的电探询设备连通。吸头110的远端114的浸入散装流体容器——例如1.5ml小瓶中，然后提取样品，以开始分析该流体。在完成分析后，将吸头110丢弃。出于本公开文本的目的，术语“分析”意欲包括以下的一种或多种情况：吸入或分配一个或多个体积、检测和/或计数粒子、确定样品流速等。通常，由传感器部件收集的数据被操作并显示在显示器106上，并且可被传送至计算机用于进一步的分析或储存。

优选的移液器102能够通过简单地按压柱塞104而产生过量的吸力。然后该过量的吸力可被下调(例如通过电子器件、一个或多个压力转换器、以及与移液器102有关的阀结构)，以对口118施加所需的随时间的变化压力分布图。用于一个有用测试中的代表性的压力分布图示于图12中。

参照图12，在A处，对浸入的移液器吸头114施加相对低的抽吸压力(例如大约10″的水压)，以在A和B之间的时间增量过程中将完整的流体样品吸入吸头110中。在许多情况下，流体样品会由于小孔洞中的表面张力而自动在停留在细胞检测区(孔158)处。或者，来自电极的反馈可用于确定整个样品的获取。在B和C之间的时间增量期间，短暂地施加短时间的真空峰值(vacuum spike)(例如约30″的水压)，以通过探询孔洞158吸取流体。通常，测试持续期间(从D至E)的压力被降低并有利地保持基本恒定(例如根据孔洞大小、载流流体和待探询的粒子以及其它变量，保持在一个选自约1-25psi之间的值)。将样品装入移液器吸头110的一个实施方案中的代表性的时间增量为约5秒或更少。所施加的真空峰值的代表性的时间增量为约1秒。这就是说，真空峰值并不总是需要的。最少可进行甚至单独一次的真空设置。有利的真空分布图部分地取决于所使用的检测传感器孔洞158的尺寸。较大的孔洞158可能不需要峰值等。对特殊的代表性粒子悬浮样品进行的粒子计数测试的数据获取阶段耗时约30秒。

构造类似于移液器吸头110的、目前优选的移液器吸头，使用约25微升作为样品尺寸。可想到的是，还可提供能够分析具有更小(包括小得多)或更大尺寸的样品的移液器吸头。一种可想到的用于粒子分析的移液器吸头可吸取50微升、或甚至更多。更大的样品尺寸通常意味着甚至更高的精确度(一优势(a plus))但更多的取样(通常是一劣势(a minus))。

可操作的移液器吸头110可使用拾放(pick-and-place)或卷到卷(reel-to-reel)技术来制造。目前优选地，电绝缘层由柔性、膜状的塑料材料制成，所述塑料材料包括聚酰胺类例如Kapton，以及聚酯类例如Mylar。通道——如通道156——可被冲切，或用喷水(water jet)或激光来机械加工。导电迹线施加至一层或多层的所需部分。目前优选的移液器吸头100的探询孔158在组装相邻的层之前用激光钻孔穿过衬底134。各层通常以配准方式堆叠，并粘合在一起。在大规模生产中，单独组装的移液器吸头100可由大块的叠层板或一段叠层带上冲切出来。某些可操作的聚酯薄膜可从Dupont Teijin商购获得。

导电迹线元件可由金属或金属的合金——包括铝、铂、金、铜、银、铬、钛等——制成，虽然其它可操作的导电材料也可满足需要。目前优选地，将迹线元件施用于电绝缘薄膜衬底上，以提高移液器吸头组装期间的材料手感特性(handing characteristics)。将迹线元件施加至承载层可通过电镀或使用一些其它已知的沉积方法来进行，所述其它已知的沉积方法例如是丝网印刷技术、喷墨技术、激光蚀刻、溅射(sputtering)或电沉积技术等。微细加工法，例如——掩模和蚀刻——也可用于制造单独的传导迹线元件结构。

在目前优选的制造方法中，贯穿该厚度的通路在衬底中预成形，然后印刷电极以形成穿过所述通路的导电路径。通常，首先将迹线印刷在衬底的一个表面上。然后，衬底再从背面重印，同时小心地控制油墨离开任意通路(孔洞)的方式，以防止迹线之间不想要的连接。当油墨从各侧流过所述通路并干燥时，制成电连接。印刷后，除去产生迹线图案的丝网，衬底通常放置于干燥器中。油墨通常(至少在一定程度上)在背侧印刷之前固化。贯穿的通路(through-vias)目前使用激光钻孔(虽然它们也可使用其它技术——例如钢尺模、冲模和转模等——形成)。印刷板通常在每一印刷步骤之后在工业用干燥器中干燥。一些印刷油墨通过UV光固化。用于大规模制造的丝网印刷可在网式(web-type)、辊式(roll format)或板料送进式(sheet feed type)应用中使用。

可操作的导电油墨包含一种银/氯化银溶液，例如Dupont 5870Ag/AgCl。某些其它的可操作油墨列于万维网(world wide web)http://www2.dupont.com/MCM/en US/PDF/biosensor-H9156101.pdf中。类似的可印刷导电油墨可获自Conductive Technologies，网站为http://www.conductivetech.com。形成迹线元件的线宽度和迹线元件之间的间隔可为约0.2mm。通常，对于大部分应用而言优选地，所述宽度和间隔均不小于0.3mm。沉积材料的厚度在很大程度上受丝网本身厚度的控制。

在目前优选的用于探询某些流体样品——包括载液中悬浮的粒子——的移液器吸头中，4个薄的薄膜层的厚度为每层约0.005英寸厚。更多或更少的层，以及具有不同厚度的层的混合都是可想到的。每层可例如使用厚度大约在约0.0005英寸和0.035英寸之间的薄膜制造。用于粒子检测或特征化(characterization)的某些电极的厚度的可操作范围大约在约0.1微米(0.000004英寸)至约127微米(0.005英寸)之间。粒子检测/计数中使用的受激电极154、190通常配置为具有被布置为与样品溶液接触的相对大的表面积(例如70cm²)(这可保持电极/电解质界面的低抗阻)。探询孔的特征尺寸(直径)为约50微米。探询孔的长度(例如172微米)与直径的比率对于某些粒子特征化程序而言可能是重要的，该比率目前保持在约2.5。通道深度与宽度的比率可部分地通过所使用带的厚度确定，并且该比率通常不是重要的设计推进点(design driver)。

可想到的是，在根据本发明某些原理制造的传感器上设置表面涂层，以降低由传感器结构与流经其处的流体的接触带来的冲击。这种涂层布置例如可被提供用于降低全血样品中的凝血瀑布反应(clottingcascade)。可用于与所述血液样品一起使用的传感器的涂层包括特氟纶、肝素和PRO基材料。

虽然本发明已参照某些所示出的实施方案进行了具体描述，但这种描述并非意欲限制本发明的范围。在不偏离本发明主旨和基本特征的前提下，本发明还可以以其它具体的形式被实施。对于非限制性实例而言，层还可能具有非平坦的形态，并可仅沿移液器吸头长度的仅一部分延伸。所述实施方案仅应被视为示例性而非限制性。因此，本发明的范围由所附权利要求表明，而非由前述说明书表明。所有在权利要求的等同物的含义和范围内的变化方案均将包括在权利要求的范围内。

Claims (19)

1.一种用于从流体容器中提取样品的移液器吸头，所述移液器吸头包括一个在近端和远端之间延伸的细长的本体，所述细长的本体具有一个从该远端朝向该近端延伸的、穿过所述本体的流体路径，其特征在于所述移液器吸头包括：

一个传感器部件，其布置为对沿所述流体路径流动的流体进行电探询，以有效地测定有关所述样品的信息，其中：

所述本体包括多个层，所述多个层配置和排布为提供所述流体路径的至少一部分；并且

所述传感器部件包括一个承载于第一和第二相邻层之间的第一导电迹线，所述第一导电迹线的至少一个第一部分布置为与沿所述流体路径流动的流体接触。

2.根据权利要求1所述的移液器吸头，进一步包括：

一个承载于相邻层之间的第二导电迹线，所述第二导电迹线的至少一个第二部分布置为与沿所述流体路径流动的流体接触。

3.根据权利要求2所述的移液器吸头，其中：

所述第一部分和所述第二部分沿所述流体路径间隔开，并承载于相同层之间。

4.根据权利要求2所述的移液器吸头，其中：

所述第一部分和所述第二部分沿所述流体路径间隔开，并承载于不同层之间。

5.根据权利要求1所述的移液器吸头，其中：

所述传感器部件被配置和排布为便于确定测定体积的粒子数。

6.根据权利要求1所述的移液器吸头，其中：

所述传感器部件被配置和排布为便于确定沿所述流体路径的流体流速。

7.根据权利要求1所述的移液器吸头，其中：

所述传感器部件被配置和排布为用于检测在沿所述流体路径的基本特定位置处是否存在流体边界边缘。

8.根据权利要求1所述的移液器吸头，其中：

所述流体路径的一部分由包括已知体积的一段长度的腔管限定；并且所述第一导电迹线的所述第一部分作为一个布置的一部分、相对于所述腔管的长度布置，有效地指示出一份包括与所述已知体积相应的体积的流体通过所述移液器吸头。

9.根据权利要求1所述的移液器吸头，其进一步包括：

适合于在所述移液器吸头安装至移液器中时允许检测所述移液器吸头的结构。

10.根据权利要求1所述的移液器吸头，其结合：

一个移液器，所述移液器被配置和排布为与所述移液器吸头的所述近端接合，以有效地：

允许对所述流体路径的近部施加吸力；以及

使所述传感器部件与电探询设备接通电路。

11.一种使用权利要求1的所述移液器吸头的方法，包括：

提供一种根据权利要求1构建的移液器吸头；

使所述移液器吸头与一个移液器接合，有效地使所述传感器部件与电探询设备电连通，并使所述流体路径的近端与抽吸源连通；

施用所述抽吸源，有效地将样品吸入所述移液器吸头；

当所述样品的一部分沿所述流体路径流动时对所述部分进行电探询；以及

丢弃所述移液器吸头。

12.根据权利要求11所述的方法，其中：

施用所述抽吸源包括：

产生过量的抽吸压力，该抽吸压力然后通过与所述移液器相关联的结构被下调，以有效地施用：

可操作用于将样品吸入所述移液器吸头的第一抽吸压力；以及

后续的所需的抽吸压力分布图。

13.一种设备，包括：

一个细长的本体，其包括多个层，所述多个层被配置和排布用于提供一个从所述本体的至少远端尖端附近朝向被布置于所述本体近端的安装结构而延伸的流体路径；

所述安装结构被配置和排布为与所述本体相协调，从而当所述安装结构与一种装置接合时，将所述远端尖端布置为一种自立式悬臂元件，以有效地对所述流体路径施加流体原动压力差；以及

一个传感器部件，其布置于所述流体路径中，以有效地对沿所述流体路径流动的流体进行电探询。

14.根据权利要求13所述的设备，其中：

所述流体路径的远端通过一个在远端开口的取样口连通。

15.根据权利要求13所述的设备，其中：

所述流体路径为一迂回路线，包括：

第一延伸路线，其配置和排布为使流体流动矢量基本朝近端方向取向；以及

第二延伸路线，其配置和排布为使流体流动矢量具有一个朝横切于所述近端方向的方向取向的分量。

16.根据权利要求15所述的设备，其中：

所述迂回路线进一步包括：

第三延伸路线，其配置和排布为使流体流动矢量基本朝远端方向取向。

17.根据权利要求15所述的设备，其中：

沿所述迂回路线流动的流体的中心线轴线限定一个三维空间。

18.根据权利要求13所述的设备，其中：

所述安装结构包括一个舌部，所述舌部构建为用于接收在一个电探询装置的配合插口中。

19.根据权利要求13所述的设备，其中：

所述安装结构包括一个插口，所述插口构建为用于接收一个电探询装置的配合舌部。

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