CN103354897A

CN103354897A - 微流体阻力网络和微流体设备

Info

Publication number: CN103354897A
Application number: CN2012800092214A
Authority: CN
Inventors: S.C.迪恩
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2032-02-14
Also published as: BR112013020726B1; CN103354897B; US9180452B2; US20130320999A1; JP2014505892A; RU2599657C2; EP2676119A1; BR112013020726A2; EP2490005A1; JP6046641B2; WO2012110943A1; RU2013142423A

Abstract

公开了一种微流体阻力网络（20），该微流体阻力网络包括：第一微流体通道（112），其与第一流体入口（22）流体通信；以及第二微流体通道（114），其与第二流体入口（24）流体通信；其中该微流体阻力网络（20）进一步包括十字形稀释级（100），该稀释级具有作为第一稀释级入口的第一微流体通道（112）以及作为第二稀释级入口的第二微流体通道（114），该稀释级进一步包括：第一微流体出口通道（122），其用于将来自第一微流体通道的第一流体的部分与来自第二微流体通道（114）的第二流体组合；以及第二微流体出口通道（124），其用于接收第一流体的其余部分。也公开了一种包括这样的微流体阻力网络（20）的微流体设备（200）。

Description

微流体阻力网络和微流体设备

技术领域

本发明涉及一种微流体阻力网络，该微流体阻力网络包括与样本入口流体通信的第一微流体通道以及与稀释剂入口流体通信的第二微流体通道。

本发明进一步涉及一种包括这样的微流体阻力网络的微流体设备。

背景技术

在健康护理中，存在朝着所谓的护理点（POC）设备发展的趋势，所述护理点设备为经常具有诸如卡匣（cartridge）之类的一次性部件的小设备，其可以作为大而昂贵的分析装备的替代物用在患者的诊断和治疗中。

一种广泛使用的诊断测试为全血计数（FBC）测试，其是一种用来测量血液的细胞成分的诊断测试。它可以给出关于患者的免疫系统的状态、关于血液传播氧的能力和/或关于血液有效地凝结的能力的信息。因此，它是一种经常用作初始“通用”诊断工具或者用作更有针对性的监视解决方案的基本测试。包括作为监视工具的全血计数的护理周期的实例包括肿瘤、关节炎和克罗恩（Crohn）病。每年在发达世界进行多达300百万FBC测试。FBC测试可以进一步用在化学治疗监视、兽医血液分析应用等等中。

目前，被称为血液分析仪的大型商业实验室仪器用来自动地执行包括FBC的所有测量。这些设备的高成本和复杂性，结合对于静脉血的需求，意味着它们大部分是大型的集中式设施。对于尤其是针对需要全血计数以监视疾病的进展和/或治疗的应用在近患者设置下执行FBC，存在明显的临床需求。

先前，开发了能够测量FBC的各分量的微流体护理点设备。在该领域中，Hb测量设备、能够执行白血细胞差分的WBC计数器和血小板计数设备、光学计数并且确定红血细胞的尺寸的设备是可用的。为了进行细胞计数，当前的血液分析仪典型地采用电气库尔特（coulter）计数和/或光学散射方法对白细胞计数和差分并且计数和确定红血细胞和血小板的尺寸。

目前，存在仅仅少数微流体库尔特计数器技术的实例。一个实例将库尔特计数器与Hb测量组合。对细胞计数的另一个实例是流通型阻抗光谱术。这是一种特别适合于微流体格式的流式细胞仪分析。该技术能够区分裂解的血液中的淋巴细胞、单核细胞和中性粒细胞并且对红血细胞和血小板计数和确定尺寸。

当前的用于Hb测量的“黄金标准”是Standardization of hemoglobinometry II, The hemiglobincyanide method, Clin Chim Acta, 1961, 6, p.38 – 44中公开的光度氰化高铁血红蛋白（HbCN）方法。该方法涉及红血细胞的化学裂解以及这些细胞利用氰根离子释放的所有Hb的后续加标签。这些标签产生最大值在540nm处的限定的吸收分布。通过测量540nm处的光吸收，可以确定Hb的浓度。此外，HbCN的高稳定性意味着提供校准标准是容易的。

最常见的红血细胞裂解/氰化物转换试剂称为Drabkin试剂。Drabkin试剂包含剧毒的氰化钾。该试剂仅仅对于全血中非常大的稀释度（1:25l）起作用，因为红血细胞裂解依赖于试剂的低离子强度以诱导渗透压休克。该大的稀释度造成所述方法的内在不精确性。此外，为了测量540nm处的光吸收，需要~1cm的非常长的光路长度。最后，在一些病理样本中，浑浊可能导致错误的高吸收读数，这反过来将引起不正确的Hb浓度。

为了避免与毒性和浑浊关联的问题，开发了测量Hb的许多其他的光学构件。一种已知的护理点设备使用叠氮化钠将Hb转换成与叠氮化物协调的Hb衍生物（叠氮高铁血红蛋白，HbN₃）。该方法本身适宜于短路径长度（0.1mm）吸收光谱术，因为干燥试剂移除了对于稀释全血的需求。两个吸收率读数被采取来确定HbN₃浓度，即吸收最大值（565nm）处的吸收率读数以及800nm处的校正浊度的吸收率读数。

对于护理点WBC/Hb计数器而言，开发了在利用咪唑对Hb分子加标签的同时保护WBC的RBC裂解溶液。按照如上面所描述的相似方式，在两个波长处测量加咪唑标签的Hb品种的光吸收，所述两个波长即吸收峰值处的波长以及校正浊度和白血细胞的散射效应的波长。也可以使同样的溶液通过库尔特计数器以便执行细胞计数。

另一种已知的裂解/Hb转换试剂基于月桂基硫酸钠/十二烷基硫酸钠（SLS/SDS）。SDS裂解所有的血细胞并且对Hb加标签以获得与SDS协调的衍生物。由于SDS是一种表面活性剂分子，因而浊度校正不是必要的，并且因此535nm处的单个吸收读数被采取来确定Hb浓度。该方法被设计用于高稀释度的Hb，因此HbCN测量中存在的内在不精确性仍然存在于HbSDS测量中。

所有上面描述的设备和技术都能够执行来自手指刺血的特定测量。然而，上面描述的设备和技术中没有一个能够测量单个POC测量中的FBC所需的所有参数。近来，WO 2010/086786中公开了能够在单个POC测量中执行FBC的微流体设备。该微流体设备包括两个样本准备级，一个级利用用于白血细胞计数的裂解剂和骤冷溶液稀释血液样本的部分并且将该稀释的部分提供给阻抗测量构件，第二稀释级利用用于血红蛋白测量的稀释剂稀释血液样本的另一部分并且将该稀释的另一部分提供给用于确定诸如RBC计数、HB计数和血小板计数之类的红血细胞的属性的测量构件。将该稀释剂馈送给血液样本若干次（即在微流体网络中的不同点处）以便获得高稀释比例。结果，只有一定份额的RBC计数样本用于实际的RBC计数，大大超过90%的各种不同的稀释级被馈送至废物。

在例如WO 2010/086786中公开的微流体设备中存在的阻性微流体网络中，样本的稀释通过在运输样本的微流体通道与运输诸如裂解剂或骤冷溶液之类的稀释剂的微流体通道之间提供分支而实现。结果，获得Y形稀释级，其具有主通道（稀释剂通道）和分支到主通道的辅助通道（从样本通道分叉）。这样的Y形分支也用来分叉小份额的稀释的样本以用于进一步稀释，而大部分稀释的样本馈送至废物。

为了实现所需的稀释比例，理论上有可能调整各微流体通道的维度以便降低在给定时间段期间穿过通道的体积。然而，对于大多数制造工艺而言，将这样的通道的维度降低至低于由该制造工艺所决定的特定极限实际上是不可行的。在这样的情形下，为了实现正确数量的流体的分叉，必须例如通过调整分支的流体阻力来降低通过分支的流速。

然而，与这样的低流速关联的一个问题在于，当启动流体流经阻性微流体网络时，气泡可能被滞留在该网络的表现出低流速的那些部分（例如前述分支）中。这可能显著地延长微流体设备初始化的持续时间，因为必须在设备准备使用之前从设备清除这样的气泡。

发明内容

本发明寻求提供一种阻性微流体网络，其中至少降低启动时气泡滞留的风险。

本发明进一步寻求提供一种包括这样的阻性微流体网络的微流体设备。

依照本发明的第一方面，提供了一种微流体阻力网络，其包括与第一入口流体通信的第一微流体通道；以及与第二入口流体通信的第二微流体通道；其中该微流体阻力网络进一步包括十字形稀释级，该稀释级具有作为第一稀释级入口的第一微流体通道以及作为第二稀释级入口的第二微流体通道，第一稀释级入口和第二稀释级入口形成第一接合点，该稀释级进一步包括用于提供利用所述第二流体稀释的第一流体的部分的第一微流体出口通道以及用于接收所述第一流体的其余部分的第二微流体出口通道，第一微流体出口和第二微流体出口形成与第一接合点相对的第二接合点。

本发明基于以下认识：可以在X形稀释级中精确地稀释诸如样本之类的第一流体，其中对出口通道确定维度，使得整个第二流体流（例如稀释剂流）和一定份额的第一流体流被馈送至第一微流体出口通道中，并且第一流体流的其余部分被馈送至第二微流体出口通道中。因此，代替从调整到低流速的第一微流体通道分叉出通道例如以便向稀释级提供样本的一定份额的是，将整个第一流体体积提供给X形稀释级，避免了对于过度缓慢流动的通道的需求，从而降低了气泡滞留的风险。分别分叉到第一微流体出口通道和第二微流体出口通道中的适当的流体量可以通过调整微流体阻力网络中的压力（阻力）而实现。

在一个实施例中，所述第一接合点包括其中第一微流体通道和第二微流体通道的各自侧壁相遇的中心点，其中通过所述中心点的假想轴切分第一微流体通道与第二微流体通道之间的角度；所述第二接合点包括其中第一微流体出口通道和第二微流体出口通道的各自侧壁相遇的另一中心点，该另一中心点相对于所述假想轴移位了预定义距离。

进入X形稀释级的两个流体流保持彼此分离。分离边界由切分第一接合点的轴限定，该轴即通过第一接合点的中心点的将第一微流体通道与第二微流体通道之间的角度一分为二的假想轴。通过将第二接合点的所述另一中心点相对于该流体流边界移位预定义距离，该另一中心点位于第一流体流（例如样本流）的路径内部，使得该另一中心点充当第一流体流的划分器，其将第一流体的主要份额划分到所述出口通道中的一个中并且将第一流体的其余部分和第二流体流一起划分到所述出口通道中的另一个中。这样，实现了诸如样本之类的流体的非常简单但是精确的稀释。该实施例对于具有高流速的流体流特别有用，所述流速即具有雷诺数Re≥1的流速。对于更小的流速而言，相同的技术效果可以通过如先前所解释的调整微流体阻力网络的压力而实现。

有利的是，十字形稀释级进一步包括将第一接合点耦合到第二接合点的中间段。这样的中间段可以用来确保在第一流体流与第二流体流之间实现平衡流分布。

优选地，中间段具有从第一接合点延伸到第二接合点的长度，使得第一流体和第二流体在所述中间段中基本上保持彼此分离，因为在接合点中的驻留时间与这些流体显著地扩散到彼此之中的时间相比是小的。结果，稀释比例可以仅仅由第二接合点的中心点的位置或者通过调整微流体阻力网络的压力而限定，从而简化了稀释级的设计。

优选地，调整微流体阻力网络，使得在操作中进入十字形稀释级的第一流体和第二流体的各自流速的比例处于1:5-5:1的范围内。已经发现，如果第一微流体通道和第二微流体通道的维度被选择成产生该范围之外的流速，那么较低流速通道在阻性微流体网络启动时变得更易遭受气泡滞留。

在一个实施例中，第一微流体出口通道与十字形稀释级下游的混合级流体通信。这样的混合级确保了所述第一流体部分和第二流体适当地混合，或者例如在稀释剂包括用于裂解样本中的细胞材料的裂解剂的情况下在混合级的出口处完成所述第一流体部分和第二流体之间的预期反应。

在一个优选的实施例中，十字形稀释级是串联连接的十字形稀释级链中的一个，并且其中第二微流体通道包括多个分支，所述分支中的每一个提供所述链中的十字形稀释级之一的入口中的一个，其中所述链中的第一十字形稀释级的另一个入口耦合到第一微流体通道，并且其余十字形稀释级中的每一个的另一个入口耦合到所述链中的前一十字形稀释级的第一微流体出口通道。这具有以下优点：可以通过将稀释剂提供给单个入口并且将该稀释剂馈送至多个十字形稀释级以便在这些级中的每一个中进一步稀释样本而为样本实现高稀释比例。这样的微流体阻力网络可以例如用在用于单步FBC分析的微流体设备中，所述微流体设备例如WO 2010/086786中公开的微流体设备。

本发明的微流体阻力网络可以包含在用于体液分析系统的一次性卡匣中。由于该微流体阻力网络可以例如通过以适当的聚合物材料实现微流体阻力网络而以相对较低的成本制造，因而可以以经济上可行的方式提供多用途体液分析系统。在一个实施例中，卡匣可以进一步包括用于对稀释的样本执行希望的测量的测量芯片。

依照本发明的另一个实施例，提供了一种微流体设备，其包括：依照本发明实施例的微流体阻力网络；以及测量设备，该测量设备包括与第一微流体出口通道流体通信的样本通道，该样本通道包括测量构件。这样的微流体设备受益于减少的启动时间以及由于本发明的微流体阻力网络中降低的气泡滞留风险而引起的较低的故障风险。

在一个实施例中，测量构件包括用于执行阻抗测量的第一电极对以及第一电极对下游的第二电极对。这样的测量构件例如在样本为血液样本的情况下适合借助于阻抗测量而执行血细胞计数，例如RBC或WBC计数。

在一个实施例中，微流体设备进一步包括用于测量血红蛋白计数的光学测量单元，从而该微流体设备可以用于单步FBC分析。

附图说明

本发明的实施例更详细地且通过非限制性实例的方式参照附图进行描述，在附图中：

图1示意性地绘出了一种微流体设备；

图2示意性地绘出了一种阻抗测量芯片以及在这样的芯片中产生的信号；

图3示意性地绘出了现有技术稀释级；

图4示意性地绘出了依照本发明一个实施例的稀释级；

图5示出了来自演示本发明的稀释原理的视频的定格画面；以及

图6示意性地绘出了依照本发明一个实施例的微流体设备。

具体实施方式

应当理解的是，这些图仅仅是示意性的并且未按比例绘制。也应当理解的是，在所有图中，相同的附图标记用来表示相同或相似的部分。

本发明涉及包括微流体阻力网络和作为单个部件的测量级的微流体设备，以及涉及可以包括多个分立部件和单独的测量芯片的微流体设备，所述分立部件尤其是微流体阻力网络，其可以是一次性卡匣的形式。微流体阻力网络具有样本准备和将准备的样本提供给测量芯片的用途。在本发明的上下文中，术语“微流体”涉及几何上受约束于小（典型地亚毫升）刻度的体积（例如μl、nl、pl、fl体积）的流体的行为、精确控制和操纵。

图1示意性地绘出了微流体设备10的一个非限制性实例，其包括一次性微流体阻力网络20和测量芯片50。微流体阻力网络20被设计成在样本入口22处接收诸如FBC样本之类的样本。微流体阻力网络20进一步包括用于接收稀释剂的稀释剂入口24，该稀释剂被分叉到三个不同的分支。第一分支在样本入口22处与样本混合，并且随后馈送至样本混合或稀释级34，例如蛇形级，而第二分支用来在接合点36处进一步稀释样本。接合点36典型地以特定的方式成形以获得样本与稀释剂的希望的稀释比例，如例如WO 2010/086786中更详细地解释的。样本稀释级38（例如微流体蛇形级）被设计成使得样本与稀释剂接触预定的时间段，例如完成样本的稀释并且提供需要的流体阻力所必需的时间段。

在接合点36处，将接收自稀释级34的稀释的样本的相当部分馈送至废物通道34，而将（小）份额的稀释的样本与来自稀释剂入口24的第二分支的稀释剂混合并且馈送至样本稀释级38。在接合点40处，将样本稀释级38中稀释的样本再次分裂为馈送至废物通道44的部分，其余部分进一步由接收自稀释剂入口24的第三分支的稀释剂稀释并且随后经由测量通道42馈送至测量芯片50。出于前面提到的原因，蛇形级（未示出）可以存在于接合点40与测量芯片50之间。接合点40典型地以特定的方式成形以便获得接收自样本稀释级38的稀释的样本与稀释剂的希望的稀释比例。稀释剂的适当实施例例如在WO 2010/086786中被公开。如先前所解释的，通过要运输与稀释剂组合的所述份额的样本的这些接合点的通道的流速必须降低至这样的程度，使得大多数样本被馈送至废物，例如馈送至如图1中所示的废物通道43和44。然而，如先前所解释的，这增加了气泡滞留在低流速通道中的风险。

图1中示出的微流体设备10特别适合于治疗以及FBC样本的后续分析。然而，技术人员应当理解的是，可以改变微流体阻力网络20的设计以便准备不同类型的样本，例如尿液或唾液样本，以及用于非医疗评估的样本，例如环境样本、食物样本等等。

图2更详细地示出了阻抗测量芯片50。这样的阻抗测量装置的详细描述可以见诸"Impedance spectroscopy flow cytometry: on-chip label-free cell differentiation ", Cheung, K., S. Gawad, and P. Renaud, Cytometry A, 2005. 65(2): p. 124-132。图2示出了通过芯片50的微流体通道以及在激励电极52、62与检测电极54、64之间穿过的样本细胞80的侧视图。激励电极52和检测电极54形成第一电极对，并且激励电极62和检测电极64形成第二电极对。

激励电极52、62分别连接到电流输入信号源58和68，例如AC或DC输入信号源。AC输入信号源是优选的，因为它防止了电极处的电解。在一个实施例中，激励电极52和62可以共享相同的AC输入信号源（即58=68）。检测电极典型地连接到差分电位检测电路70，该电路优选地将检测电极保持在近似地电位。将穿过第一和第二电极对之间的流体的电流放大，并且以任何适当的方式，例如使用公知的模拟电子器件确定其差值。使用标准的锁相技术测量得到的（AC）信号的同相和异相部分。在没有颗粒穿过电极的情况下，测量的信号理想地为零，但是在实践中，由于芯片非对称性以及潜在的电子部件的不精确性的原因，总是存在偏移。如果来自左边的颗粒首先穿过第一电极对，那么产生正的几乎高斯状信号，因为第二电极对充当第一电极对的参考电极。当颗粒随后穿过第二电极对时，产生负的高斯状信号，因为第一电极对充当第二电极对的参考电极。得到的反对称双高斯信号形状也在图2中示出。细胞信号可以是测量这两个电极对之间的电流差值的锁相放大器的输出。通过这种方式，可以对于不同的细胞（例如RBC或WBC）执行阻抗光谱术。

在微流体设备10的微流体阻力网络20中利用稀释剂稀释样本典型地如图3中所示来实现。例如用于接收血液样本的第一微流体通道82与样本入口22流体通信。第一微流体通道82包括分支83，该分支将第一微流体通道82连接到与稀释剂入口24流体通信的第二微流体通道84。调整微流体阻力网络20，使得只有一定份额的样本从第一微流体通道82转移到第二微流体通道84。这可以通过调整沿着网络的所有其他线路的阻力以及得到的与流和阻力相平衡的压力差值而实现。图3示出了通过现有技术稀释级的流体的一些示例性流速。流速（以μl/s为单位）在指示流体流的方向的每个箭头的头部被指定。因此，在图3中可以看出，通过调整微流体阻力网络20，只有1%的通过第一微流体通道82的样本的流被转移到第二微流体通道84中。样本的大部分（在图3的实例中为99%）典型地未被使用并且如分支83下游的第一微流体通道82中的39.6 μl/s流速所指示的那样被馈送至废物。

这样的稀释级的一个问题在于，在从干燥状态启动微流体阻力网络20时气泡滞留在分支83中由于以下事实而难以避免：通过提供具有比分支82和84更小的维度的分支83或者通过跨分支83提供小的压力降而将网络20调整为仅仅通过分支83产生小流速，例如如图3中的实例所示的0.4 μl/s。

本发明通过提供新颖且创造性的稀释级设计而解决了该问题，其一个实例实施例在图4中示出。与图3中所示的现有技术稀释级设计相反的是，在本发明的稀释级中，不必在将要稀释的流体（例如样本）的一定份额馈送至稀释级之前分离该份额。相反地，十字形（即X形）稀释级100包括由第一微流体通道112（例如样本通道）形成的第一入口以及由第二微流体通道114（例如稀释剂通道）形成的第二入口。第一微流体通道112和第二微流体通道114限定稀释级100的第一接合点110，其中中心点116限定第一微流体通道112与第二微流体通道114之间的交点；换言之，中心点116限定其中第一微流体通道112和第二微流体通道114的侧壁相遇的点。为了完整起见，应当指出的是，第一微流体通道112与入口22流体通信，并且第二微流体通道114与入口24流体通信，所述入口例如图1中所示的微流体阻力网络20的样本入口和稀释剂入口。

假想轴118切分第一微流体通道112与第二微流体通道114之间的角度α，即划分α，使得假想轴118与第一微流体通道112和第二微流体通道114中的任一个之间的角度为α/2。应当指出的是，在需要不同的流速通过第一微流体通道112和第二微流体通道114的情况下，第一微流体通道112和第二微流体通道114可以具有不同的维度。然而，优选的是，对于处于μl/s域中的流速而言，通过第一微流体通道112和第二微流体通道114的流速的比例分别位于5:1-1:5的范围内，因为已经发现，对于该范围之外的比例而言，气泡滞留的风险由于以下事实而再次增加：具有较小流速的微流体通道变得倾向于促进这样的气泡滞留。

假想轴118限定从第一微流体通道112流动的第一流体（例如血液样本或者另一种适当的样本）与从第二微流体通道114流动的第二流体（例如稀释剂）之间的边界。重要的是认识到，对稀释级100确定维度，使得第一流体到第二流体的扩散以及相反的情况可以忽略不计，即不发生这两个流体流的（显著）混合。结果，在通过稀释级100的第一和第二流体之间维持明确限定的界面，所述界面与假想轴118重合。

稀释级100进一步包括第二接合点120，该第二接合点与第一接合点110相对地定位。第二接合点包括第一微流体出口通道122和第二微流体出口通道124，其中中心点126限定第一微流体出口通道122与第二微流体出口通道124之间的交点；换言之，中心点126限定其中第一微流体出口通道122和第二微流体出口通道124的侧壁相遇的点。在第一微流体出口通道122和第二微流体出口通道124要产生不同的出口流速的情况下，第一微流体出口通道122可以具有与第二微流体出口通道124不同的维度。再一次地，对于处于μl/s域中的出口流速而言，这些流速之间的比例优选地位于5:1-1:5的范围内，因为已经发现，对于该范围之外的比例而言，气泡滞留的风险由于以下事实而再次增加：具有较小流速的微流体出口通道变得对这样的气泡滞留更敏感。

为了将一定份额的第一流体转移到第一微流体出口通道122中，将中心点126相对于假想轴118移位，使得中心点126位于来源于第一微流体通道112的流体流（例如血液样本）的路径内部。中心点126因此通过将一定份额的第一流体流转移到第一微流体出口通道122中而充当第一流体流中的楔形物，而第一流体流的其余部分被转移到第二微流体出口通道124中。如图4中所示的偏移参数r（即偏移距离r）的值限定来源于第一微流体通道112的被转移至第一微流体出口通道122中的第一流体的份额的尺寸。应当理解的是，来源于第二微流体通道114的第二流体流（例如稀释剂）完全被馈送至第一微流体出口通道122中，因为中心点126的位置不干扰该流体流。

稀释级100可选地可以包括将第一接合点110与第二接合点120分离的中间段130。这样的中间段130在确保通过稀释级100的流体流的流分布达到平衡方面可能是有用的。中间段130的长度，即第一接合点110与第二接合点120之间的分离距离，优选地应当被选择成使得第一流体到第二流体的扩散以及相反的情况可以忽略不计。

在这一点处，应当强调的是，图4中所示的十字形接合点100的实施例为本发明的一个非限制性实例。图4中所示的特定设计，即使用第一接合点110与第二接合点120之间的偏移将样本的部分转移到第一微流体出口通道122中，特别适合于其中要维持相对较高的流速的接合点，所述流速例如对于其而言Re至少大约为1的流速。对于较小的流速（Re<<1）而言，可以省略接合点110与120之间的偏移，并且可以通过调整包括十字形接合点100的微流体阻力网络20的各通道中的压力（阻力）而精确地限定要转移到第一微流体出口通道122中的样本的所需部分。

图5示出了来自依照本发明实施例的稀释级100的视频的帧。为了清楚起见，仅仅示出了中间级130和第二接合点120。如在图5中可以看到，暗流体流（血液）和亮流体流（由过滤盐水缓冲液形成的稀释剂）在中间级130中不混合地并排流经该级。第二接合点120的中心点126位于血流内部，使得小份额的血液样本与完整的稀释剂流一起被转移到底部微流体出口通道中。血液样本的该份额在图5中由白色箭头指示。已经发现，血液样本的转移的流在视频上捕获的稀释实验的整个持续时间（其近似为35s）内维持恒定的流速，从而清楚地证明本发明的微流体阻力网络20的稀释级100的精确性。

可以将包括一个或多个稀释级100的微流体阻力网络20结合到任何适当的微流体设备中，所述微流体设备例如WO 2010/086786中公开的微流体设备。图6中示出了依照本发明实施例的微流体设备200的一个非限制性实例。微流体设备200被设计成对单个血液样本执行FBC。为此目的，微流体设备200包括如图1中所示进入用于裂解红血细胞的WBC裂解级的第一血液样本输入22，包括用于接收诸如甲酸/皂甙混合物之类的WBC裂解剂的入口25以及用于接收对裂解的样本骤冷以便保护白血细胞免于裂解的骤冷剂的入口26。适当的骤冷剂的一个非限制性实例是NaCl/NaHCO₃溶液。裂解级可以包括任何适当数量的蛇形级。通过非限制性实例的方式，示出了两个蛇形级35和37。裂解级的出口通道46被馈送至测量芯片50中，该测量芯片通过非限制性实例的方式可以是如图2中所示的测量芯片，具有分别用于WBC计数和RBC/血小板分析的两个测量通道。

微流体设备200进一步包括第二血液样本入口22’，该入口被馈送至红血细胞/血小板治疗级。第一血液样本入口22和第二血液样本入口22’可以是单个血液样本入口（未示出）的单独的分支，或者可以独立地被馈送单独的血液样本，例如相同血液样本的单独的部分。血细胞/血小板治疗级进一步包括稀释剂样本入口24，该入口被分裂成若干个分支。三个分支通过非限制性实例的方式被示出；应当理解的是，可以选择任何适当的数量。将第一分支馈送至其中进来的血液样本按照预定义比例（例如20:1）稀释的血液样本入口22’，并且分别将第二和第三分支馈送至本发明的十字形接合点的实施例，即接合点100和100’，其中稀释剂与血液样本混合。两个这样的串联连接的接合点被示出，但是应当再次理解的是，本发明的串联连接的十字形接合点链可以包括任何适当数量的这样的接合点。因此，可以利用仅仅少量的稀释剂实现大的稀释比例，因为在微流体设备200中没有稀释剂被浪费掉。

接合点100和100’中的每一个具有用于生成小份额的进来的样本与所有进来的稀释剂的混合物的第一输出（即分别为输出122和122’）以及分别用于生成基本上仅仅包括大份额的进来的样本的废物流的第二输出124和124’。这些接合点100和100’中的混合比例可以如先前借助于图4和图5更详细地解释的实现。如本身已知的，各个不同的流体通道可以包含一个或多个蛇形级，例如级34和38，其可以被包含以便调整混合比例以及流体通道的流体阻力。将接合点100’的样本输出122馈送至测量芯片50的样本通道以便测量红血细胞计数，而将接合点100和100’的废物输出124和124’组合并且馈送至废物。在图6中，也将组合的废物通道馈送通过测量芯片50，但这完全是可选的。

在图6中，来自第一接合点100的废物通道124朝Hb样本室230分叉，该样本室包括用于为Hb吸收测量准备血液样本的未使用的部分的光学测量单元。Hb样本室可以包含一些对血液样本裂解且加标签以便执行Hb测量的干燥形式的试剂。在该装置中，只有小的血液样本需要加标签以用于Hb吸收测量，这是有利的，因为加标签试剂可能是有毒的，例如包括氰化物，因为它们必然地必须结合到Hb。

应当指出的是，图6示出了本发明的微流体设备200的一个非限制性实例。微流体设备200可以例如为如WO2010/086786中所详细描述的微流体设备。在图6中，样本的部分从RBC计数准备级分叉以用于准备级230中的Hb测量准备。应当理解的是，同样可行的是，改为从WBC计数准备级分叉样本的部分以用于Hb样本准备。可替换地，微流体设备200可以被设置成从血液样本入口22生成三个单独的分支，即一个分支用于RBC/血小板计数样本准备，一个分支用于WBC样本准备，以及一个分支用于Hb测量样本准备。其他变型对于技术人员将是清楚明白的。测量芯片50可以例如为阻抗测量芯片50，其可以是单独的部件，使得微流体阻力网络20和阻抗测量芯片50可以在不同的制造工艺中制造。从成本的角度来看，这是优选的，因为阻抗测量芯片50所需的分辨率典型地高于微流体阻力网络20所需的分辨率。可以包括如图2中所示的电极装置的测量芯片50优选地在玻璃衬底中实现，而微流体阻力网络20优选地用聚合物材料实现为一次性卡匣。然而，同样可行的是以与微流体阻力网络20相同的工艺制造测量芯片50。

稀释级100’的第二微流体出口通道124’可以包括将第二微流体出口通道124的流体阻力与通过测量芯片50的样本通道匹配的匹配元件（未示出），使得第一微流体出口通道122和第二微流体通道124表现出相同数量级的流体阻力。这是必要的，因为通过测量芯片50的样本通道的维度典型地小于第一微流体出口通道122和第二微流体出口通道124的维度，使得在没有这样的匹配元件的情况下，基本上所有的样本和稀释剂将被迫进入废物通道，即第二微流体通道124’。

应当指出的是，图6示出了本发明的微流体设备200的一个非限制性实例。尽管本发明的微流体阻力网络20的优选应用领域是人类或兽医诊断中的FBC分析，但是本发明并不限于这样的应用领域。本发明的微流体阻力网络可以应用于任何适当的应用领域，例如通过非限制性实例的方式应用于用于环境样本分析或者食物样本分析的微流体设备。

此外，应当理解的是，微流体阻力网络20优选地为调整的微流体阻力网络20，即其中微流体阻力网络20的各个不同部件的维度被设计成通过这些部件实现明确限定的流速的网络。这具有以下优点：可以使用最少数量的泵操作这样的微流体阻力网络20，因为各个不同的流体流的流速不需要通过泵控制。

应当指出的是，上述实施例说明了而不是限制了本发明，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求书的范围的情况下应当能够设计出许多可替换的实施例。在权利要求书中，置于括号之间的任何附图标记都不应当被视为限制了权利要求。措词“包括/包含”并没有排除存在权利要求中未列出的元件或步骤。元件之前的措词“一”或者“一个”并没有排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括若干不同元件的硬件来实现。在列举了若干构件的设备权利要求中，这些构件中的一些可以由同一硬件项实施。在相互不同的从属权利要求中记载了特定的技术措施这一事实并不意味着这些技术措施的组合不可以加以利用。

Claims

1.一种微流体阻力网络（20），包括：

- 第一微流体通道（112），其与第一流体入口（22）流体通信；以及

- 第二微流体通道（114），其与第二流体入口（24）流体通信；

其中该微流体阻力网络（20）进一步包括十字形稀释级（100），该稀释级具有作为第一稀释级入口的第一微流体通道（112）以及作为第二稀释级入口的第二微流体通道（114），第一稀释级入口和第二稀释级入口形成第一接合点（110）；并且

- 该稀释级进一步包括：

第一微流体出口通道（122），其用于将来自第一微流体通道的第一流体的部分与来自第二微流体通道（114）的第二流体组合；以及

- 第二微流体出口通道（124），其用于接收第一流体的其余部分，第一微流体出口（122）和第二微流体出口（124）形成与第一接合点相对的第二接合点（120）。

2.权利要求1的微流体阻力网络（20），其中第一流体为样本并且第二流体为稀释剂。

3.权利要求1的微流体阻力网络（20），其中一方面来自第一微流体通道的第一流体与来自第二微流体通道的第二流体组合的部分和另一方面第一流体的其余部分之间的比例至少部分地由微流体阻力网络中的压力限定。

4.权利要求1-3中任何一项的微流体阻力网络（20），其中十字形稀释级（100）进一步包括将第一接合点（110）耦合到第二接合点（120）的中间段（130）。

5.权利要求4的微流体阻力网络（20），其中中间段（130）具有从第一接合点（110）延伸到第二接合点（120）的长度，使得样本与稀释剂之间的扩散在所述中间段中可以忽略不计。

6.权利要求1-5中任何一项的微流体阻力网络（20），其中调整该网络，使得在操作中，进入十字形稀释级（100）的第一流体和第二流体的各自流速的比例处于1:5-5:1的范围内。

7.权利要求1-6中任何一项的微流体阻力网络（20），其中第一微流体出口通道（122）与十字形稀释级（100）下游的混合级流体通信。

8.权利要求1-7中任何一项的微流体阻力网络（20），其中：

- 所述第一接合点包括其中第一微流体通道和第二微流体通道的各自侧壁相遇的中心点（116），其中通过所述中心点的假想轴（118）切分第一微流体通道与第二微流体通道之间的角度；并且

- 所述第二接合点包括其中第一微流体出口通道和第二微流体出口通道的各自侧壁相遇的另一中心点（126），该另一中心点相对于所述假想轴移位了预定义距离。

9.权利要求1-8中任何一项的微流体阻力网络（20），其中十字形稀释级是串联连接的十字形稀释级链中的一个，并且其中第二微流体通道（114）包括多个分支，所述分支中的每一个提供所述链中的十字形稀释级之一的入口中的一个，其中所述链中的第一十字形稀释级的另一个入口耦合到第一微流体通道（112），并且其余十字形稀释级中的每一个的另一个入口耦合到所述链中的前一十字形稀释级的第一微流体出口通道（122）。

10.一种用于体液分析系统的一次性卡匣，该一次性卡匣包括权利要求1-9中任何一项的微流体阻力网络（20）。

11.一种微流体设备（200），包括：

- 依照权利要求1-9中任何一项的微流体阻力网络（20）；以及

- 测量设备（50），其包括与第一微流体出口通道流体通信的样本通道，该样本通道包括测量构件（52，54，62，64）。

12.权利要求11的微流体设备（200），其中测量构件包括用于执行阻抗测量的第一电极对（52，54）以及第一电极对下游的第二电极对（62，64）。

13.权利要求10-12中任何一项的微流体设备（200），其中该微流体设备适于执行体液分析。

14.权利要求10-13中任何一项的微流体设备（200），进一步包括用于测量血红蛋白计数的光学测量单元。

15.权利要求10-14中任何一项的微流体设备（200），其中微流体阻力网络（20）包含在一次性卡匣中。