CN111282607B - 用于样品流体分析的一次性盒 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于样品流体分析的一次性盒。一次性盒可以具有用于接收待分析的流体的流体分析芯片。流体分析芯片可以附接到一次性盒的流体制备单元,并且可以包括基部层。流体分析芯片还可以包括设置在基部层上的间隔层,间隔层包括形成在其中的微通道,微通道构造成引导流体分析芯片内的待分析的流体的流动。流体分析芯片还可以包括设置在间隔层上方的覆盖层以及设置在覆盖层上方的界面层,覆盖层包括用于与包括在间隔层中的微通道建立流体连通的入口和出口,界面层构造成将流体分析芯片附接到一次性盒的流体制备单元。

Description

用于样品流体分析的一次性盒
本申请是申请日为2016年01月13日,申请号为201680013026.7,发明名称为“用于样品流体分析的一次性盒”的申请的分案申请。
优先权
本申请以2015年1月14日提交的美国临时申请第62/103,221号为基础,并要求该临时申请的优先权,该临时申请通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本公开涉及进行流体的自动分析的领域。更具体地,本公开涉及一种盒(cartridge),该盒用于制备可能含有细胞的样品流体以用于分析。盒可以引入到读取器系统中,该读取器系统对流过盒的流动腔室(其可以被称为“芯片”)的流体进行光学分析。
背景
即时检验(POCT)定义为在病人护理点或在病人护理点附近,例如在医生的办公室进行的医学检验。即时检验系统能够快速进行检验,例如快速进行血液检验,省去了将样品送到实验室的需要。快速检验结果还可以允许立即作出临床管理决定。
期望的是,这种POCT系统是使用简单的,和少量维护的。为此,一些系统使用完全独立的一次性盒或条(strip)。在全自动化系统中,不需要初步样品制备,并且盒消除了污染的风险。
美国专利公布第2014/0033809号描述了一种一次性盒,该一次性盒用于制备含有细胞的样品流体用于分析。所描述的盒包含经由通道和易碎密封件连接的数个腔室。样品经由毛细管引入到腔室中并通过对腔室加压进行混合。
目前公开的实施方案包括数个创新性的方面,其具有简化盒设计、改进可制造性和/或增强可靠性和盒功能的潜力。
概述
在一些实施方案中,提供了构造成用于在血液分析仪中使用的盒。该盒可以包括大体上刚性的框架;在刚性框架内的流动路径;在大体上刚性的框架中的至少一个开口,该至少一个开口构造成对齐和稳定毛细管;和在流动路径内的密封件。该密封件可以构造成暂时阻塞穿过流动路径的至少一部分的流动。该密封件还可以构造成响应于经由插入到至少一个开口内的毛细管所施加的力而打开。
经由毛细管所施加的力可以包括在毛细管上施加的轴向力。该盒还可以包括至少一个毛细管,该至少一个毛细管构造成穿过病人中的孔口从病人获得血液样品,并且构造成穿过该孔口将血液样品分配在刚性框架内的流动路径中。密封件可以包括塞子(例如疏水塞子),该塞子构造成允许空气通过,但阻挡容纳在毛细管中的流体。该盒可以构造成在血液分析仪中血液分析期间将毛细管保持在至少一个开口中。当毛细管在该至少一个开口中时,在毛细管中的血液样品可以被密封以免接触外部环境。该至少一个开口可以包括在大体上刚性的框架中的两个开口。该盒还可以包括柔性储器,并且流动路径在至少一个开口和柔性储器之间延伸。该盒还可以构造成与血液分析仪合作,使得在其中具有血液样品的毛细管被放入至少一个开口内之后,血液分析仪可以构造成当盒放置到血液分析仪中时,将血液样品从毛细管自动注入到流动路径中。
在一些实施方案中,提供了构造成用于在血液分析仪中使用的盒。该盒可以包括第一血液样品入口;容纳至少一种高分子量聚合物、缓冲剂和球化剂(sphering agent)的第一储器;连接第一血液样品入口和第一储器的第一通道;第二储器;将第一储器连接至第二储器的第二通道;流动连接到第二储器的微通道;第二血液样品入口;容纳第一染色剂的第三储器;将第二血液样品入口连接至第三储器的第三通道;第四储器;将第三储器连接至第四储器的第四通道;容纳第二染色剂的第五储器;将第四储器连接至第五储器的第五通道,其中第五储器流动连接到微通道;与微通道相关联的可视区域,该可视区域构造成当盒被血液分析仪接纳时,位于成像器的光路中;和流动连接到第二储器的血红蛋白检查区,其中血红蛋白检查区构造成当盒被血液分析仪接纳时,位于光源的光路中。
第一染色剂可以是酸性染色剂,并且第二染色剂可以是碱性染色剂。第一储器、第二储器、第三储器、第四储器和第五储器中的至少一个可以包含含有至少一种高分子量聚合物的试剂。第一血液样品入口和第二血液样品入口可以构造成与相应的第一毛细管和第二毛细管配合。该盒还可以包括位于第一通道中的第一密封件和位于第三通道中的第二密封件。
根据本公开的实施方案的其它方面,盒可以构造成用于在血液分析仪中使用,该盒可以包括大体上刚性的部分;固定至刚性部分的柔性片材,其中该柔性片材包括帽,该帽设置在形成在刚性部分中的凹部上方以形成第一储器;在刚性部分中形成的样品流体入口;和至少一个流动路径,其在刚性部分中形成,并且构造成在样品流体入口和第一储器之间建立流体连通。
该盒可以包括设置在至少一个流动路径中的密封件,其中密封件构造成暂时阻塞穿过至少一个流动路径的至少一部分的流动,并且其中密封件构造成响应于经由插入到样品流体入口的毛细管所施加的力而打开。密封件可以包括由具有第一厚度的第一悬接部分(first suspension portion)和具有第二厚度的第二悬接部分悬接的翼部部分,其中第二厚度大于第一厚度,并且其中第一悬接部分构造成使得经由毛细管施加的力使第一悬接部分撕裂,从而使翼部部分主要由第二悬接部分悬接。密封件可以包括翼部部分,该翼部部分构造成以相对于至少一个流动路径的纵向轴线的大体上90度的角度或除90度以外的角度存在于至少一个流动路径内。该盒还可以包括与凹部相关联的至少一个填充孔,该至少一个填充孔构造成将流体提供到第一储器中。该盒的柔性片材可以包括第二帽,该第二帽设置在形成在刚性部分中的第二凹部上方以形成第二储器,该盒还包括:将第一储器连接到第二储器的流动通道;与第二储器相关联的流体出口通道;和设置在流体出口通道内并且构造成控制穿过流体出口通道的流体的流动的密封件。密封件可以包括在刚性部分和柔性片材之间的可剥离的结合部。此外,该盒可以包括由在刚性部分中的第三凹部和柔性片材中的第三帽形成的缓冲室,其中缓冲室沿着盒的流动路径定位,使得待分析的制备的流体在分析所制备的流体之前,在缓冲室中聚集。
本公开的实施方案可以包括用于接收来自一次性盒的流体制备单元的待分析的流体的流体分析芯片,流体分析芯片可以包括基部层。流体分析芯片还可以包括设置在基部层上的间隔层,间隔层包括形成在其中的微通道,微通道构造成引导流体分析芯片内的待分析的流体的流动。流体分析芯片还可以包括设置在间隔层上方的覆盖层以及设置在覆盖层上方的界面层,覆盖层包括用于与包括在间隔层中的微通道建立流体连通的入口和出口,界面层构造成将流体分析芯片附接到一次性盒的流体制备单元。
所述微通道具有在0.5mm和2mm之间的宽度。
所述微通道具有至少10mm的长度。
所述微通道具有在10微米和100微米之间的深度。
所述覆盖层由光学聚合物制成。
所述光学聚合物包括PMMA、COP、COC、丙烯酸类、聚碳酸酯或聚苯乙烯中的至少一种。
所述界面层和所述间隔层均由压敏粘合剂制成。
所述界面层与所述覆盖层的顶表面的第一部分重叠,并且其中所述微通道的至少一部分在所述覆盖层的所述顶表面的未被所述界面层重叠的第二部分下方延伸。
所述覆盖层的所述入口和所述出口从所述覆盖层的顶表面到所述覆盖层的底表面延伸穿过所述覆盖层。
所述间隔层与所述基部层接触。
所述覆盖层与所述间隔层接触。
所述界面层与所述覆盖层接触。
本公开的实施方案还可以包括一次性流体分析盒。该一次性流体分析盒可以包括制备单元和附接到制备单元的流体分析芯片。制备单元可以包括:刚性基部部分,其包括形成在刚性基部部分的顶表面中的至少一个凹部;柔性薄膜,其固定到刚性基部部分并在该至少一个凹部上方延伸以形成储器;储器入口,其构造成将待分析的流体接收到储器中;以及包括至少一个流体导管的第一流动路径,该第一流动路径的该至少一个流体导管由柔性薄膜在形成在刚性基部部分的顶表面中的一个或更多个槽上方延伸而形成,并且其中第一流动路径构造成将包括至少待分析的流体的样品流体从储器运送到制备单元流体出口。流体分析芯片可以包括:基部层;设置在基部层上的间隔层,该间隔层包括形成在其中的微通道,该微通道构造成引导流体分析芯片内的样品流体的流动;覆盖层,其设置在间隔层上方,该覆盖层包括覆盖层入口和覆盖层出口,覆盖层入口和覆盖层出口用于与包括在间隔层中的微通道建立流体连通;以及设置在覆盖层上的界面层,该界面层将流体分析芯片附接到制备单元;其中覆盖层入口构造成接收来自制备单元流体出口的样品流体。
所述覆盖层入口定位在所述覆盖层中,使得所述样品流体能够穿过所述界面层中的开口从所述制备单元流体出口传递到所述覆盖层入口。
所述制备单元还包括制备单元流体入口,并且其中所述覆盖层出口定位在所述覆盖层中,使得所述样品流体能够穿过所述界面层中的开口从所述微通道传递到所述覆盖层出口并且继续传递到所述制备单元流体入口。
所述第一流动路径还包括缓冲腔室。
所述储器入口构造成接纳、对齐和稳定容纳待分析的流体的毛细管。
所述储器预装载有高分子量聚合物,并且所述样品流体包括悬浮液,所述悬浮液包含与所述高分子量聚合物混合的待分析的流体。
至少一个密封件与所述储器入口相关联,所述至少一个密封件构造成防止所述高分子量聚合物流动穿过所述储器入口。
所述制备单元包括废物腔室和第二流动路径,所述第二流动路径包括至少一个流体导管,其中所述第二流动路径的所述至少一个流体导管由所述柔性薄膜在形成在所述刚性基部部分的所述顶表面中的一个或更多个槽上方延伸而形成,其中所述第二流动路径构造成将所述样品流体从所述制备单元流体入口运送到所述废物腔室。
所述第一流动路径包括至少一个易碎密封件。
所述微通道具有0.5mm和2.0mm之间的宽度、至少10mm的长度,以及10微米和100微米之间的深度。
所述覆盖层包括PMMA、COP、COC、丙烯酸类、聚碳酸酯或聚苯乙烯中的至少一种。
所述界面层和所述间隔层均由压敏粘合剂制成。
所述界面层与所述覆盖层的顶表面的第一部分重叠,并且其中所述微通道的至少一部分在所述覆盖层的所述顶表面的未被所述界面层重叠的第二部分下方延伸。
附图简述
为了理解本公开内容以及领会它在实践中如何可以被实施,现将参照附图仅通过非限制性示例的方式描述实施方案,在附图中:
图1示意性地图示了使用根据本公开的一些实施方案的盒分析样品流体的系统;
图2示意性地图示了根据本公开的一些实施方案的插入到盒保持单元时的、已经容纳体液的盒;
图3示出了根据本公开的一些实施方案的盒的各方面;
图4A和图4B描述了根据本公开的一些实施方案的密封件;
图5A和图5B描述了根据本公开的一些实施方案的密封件;
图6A和图6B描述了根据本公开的一些实施方案的密封件;
图7示出了根据本公开的一些实施方案的盒,盒包括含有两个室的储器;
图8示出了根据本公开的一些实施方案的盒,盒包括由两个储器构成的制备单元;
图9A和图9B示出了根据本公开的一些实施方案的包括多于一个制备单元的盒的两个构造;
图10示意性地图示了根据本公开的一些实施方案的分析室;
图11示意性地图示了根据本公开的一些实施方案的分析室;
图12示意性地图示了根据本公开的一些实施方案的包括两个分析单元的分析室;
图13A和图13B示意性地图示了根据本公开的一些实施方案的包括制备室和分析室的盒;
图14A、图14B和图14C示意性地描述了根据本公开的一些实施方案的采样器。
图15示意性地图示了根据本公开的一些实施方案的盒的一部分。
图16A和图16B示意性地示出了根据示例性公开的实施方案的密封件。
图17示意性地图示了根据本公开的一些实施方案的盒。
图18示意性地图示了根据本公开的一些实施方案的盒。
图19A和图19B示意性地图示了根据本公开的一些实施方案的盒。
图20提供了根据目前公开的实施方案的样品架和盒的示意性分解图,盒包括制备单元和流体分析芯片。
图21提供了根据目前公开的实施方案的样品架和盒中的样品架接纳器的示意性横截面图。
图22提供了根据目前公开的实施方案的用于混合样品流体的制备单元和柱塞的示意性横截面图。
图23提供了根据目前公开的实施方案的一次性盒的示意性俯视图,示出了其中覆盖薄膜已被焊接到刚性基部部分的区域。
图24提供了根据目前公开的实施方案的引入到盒中的样品架的示意图,盒包括制备单元和流体分析芯片。
图25A和图25B提供了根据目前公开的实施方案的流体分析芯片的示意图。
图26A和图26B提供了根据目前公开的实施方案的流体分析芯片的示意图。
图27提供了根据目前公开的实施方案的包括制备单元和流体分析芯片的盒的示意性俯视图。
图28提供了根据目前公开的实施方案的包括制备单元和流体分析芯片的盒的示意性分解图。
图29提供了根据目前公开的实施方案的流体分析芯片和制备单元的一部分的示意性横截面图。
示例性实施方案的详细描述
在以下描述中,多于一个图共有的部件将用相同的参考标记参考。
另外,除非特别指出,否则在本说明书中所描述或参考的实施方案可以是本文所描述或参考的任何其它实施方案的另外方案和/或可选方案。
所公开的实施方案可包括用于制备含有细胞的样品流体用于分析的盒。样品流体可以是体液,例如:血液、脑脊髓液(CSF)、心包液、胸膜液或可能包含细胞的任何其它流体。细胞可以是以下中的任何类型:原核细胞,包括例如:细菌;真核细胞,例如红细胞;白细胞(白血球);上皮细胞;循环肿瘤细胞;细胞片段,例如血小板;或其它。
在本公开中,参考了用于制备血液样品用于光学分析从而导致获得全血细胞计数(CBC)的盒。然而,应当注意的是,本公开不限于CBC。根据本公开的一次性盒可用于需要细胞分析的多种应用中,例如HIV监控(例如使用CD4/CD8比);F-血红蛋白、疟疾抗原或其它血液寄生虫、阵发性睡眠性血红蛋白尿(PNH)的检测;使用肠肌内膜自身抗体(EmA)的腹腔疾病、阿尔茨海默氏病的诊断;或用于与基于细胞的诊断可能相关的任何其它应用中。
图1示意性地图示了系统101,系统101用于使用根据本公开的一些实施方案的盒102分析样品流体。例如,该系统101可用作即时检验(POCT)系统,其使得在医生的办公室中能够迅速获得实验结果。系统101包括盒保持单元103、泵104和包括数据处理单元106的分析模块105。分析模块105可以构造成执行分析,例如光学分析和/或电阻抗分析等。因此,该模块可以包括构造成检测和测量用于分析的参数的合适的感测元件107。例如,可以在构造成用于光学分析的分析模块中使用光学传感器(例如CCD、CMOS或光电倍增器)。模块还可以包括激发构件108,例如用于发射适合于样品流体的所需类型的分析的预定波长的光的光源。激发构件108可能地联接到传感器107,例如以便使其操作同步。也联接到传感器107的是数据处理单元106,数据处理单元106用于处理和储存通过分析模块所获得的数据。泵104可用于产生驱动盒内的样品流体的流动的压力梯度,例如真空。
在本公开的一些实施方案中,该系统可以构造成执行全血细胞计数。在这些实施方案中,传感器107可以包括相机,其拍摄在盒内流动的细胞的图像(如在下面更详细说明的)。然后通过使用合适的软件和/或硬件的数据处理单元来处理所获得的图像,以便确定存在于所分析的血液样品中的对应于每个血细胞种类(例如中性粒细胞、淋巴细胞、红细胞等)的细胞数。
图2示意性地图示了根据本公开的一些实施方案的盒204。可以用于将样品流体引入到盒中的采样器202可以例如从一侧插入盒204中。样品流体可以由制备室201来接收,其中可以相对于样品流体执行一个或更多个过程以制备样品流体用于分析。分析室203可以联接到制备室201。分析室可以接收来自制备室201的所制备的样品流体,并且可以实现样品流体的一个或更多个方面的分析。在一些实施方案中,制备室201和分析室203可以单独形成并通过一个或更多个流动路径联接在一起。在一些实施方案中,盒制备室201和分析室203可以一起制造,并在制造期间或紧接在制造后联接,或者它们可以单独地制造,并且在该盒销售至其终端用户前或甚至仅在它们使用之前,可能地甚至由执行检验的人或自动地在系统101内部联接。
虽然图2中的制备室201和分析室203似乎是联接在一起的两个单独的室,但这是非限制性的,并且在其它实施方案中,制备室201和分析室203可以包括盒204的一体的部分。例如,在一些实施方案中,制备室201和分析室203可以相对于共同的基体一体地形成。
虽然在图2所示的实施方案中,采样器202和分析室203似乎是在盒的两侧,但这也是非限制性的。根据其它实施方案,采样器和分析室可以根据特定应用的要求以任何合适的方式关于盒204定位。例如,在盒204内,分析室203可以在制备室201一侧上、在采样器202所定位的一侧上,定位在制备室201上面或下面,或甚至定位在间隙内,或窗口内。
下面关于图14描述采样器202的一些实施方案。在一些实施方案中,采样器202可以形成为盒204的一体部分。然而,在其它实施方案中,采样器202可以形成为与盒204分离的部件。然而,在任一情况下,采样器202可包括用于保持样品流体的运载工具(carrier)。该运载工具可以包括例如毛细管。根据某些实施方案,系统101可以自动地将采样器202联接到盒204,以便把样品流体引入其中。
在某些实施方案中,采样器可以被认为是盒的部分,例如通过使用任何合适的装置如联接条,将采样器联接到盒中。在这种情况下,运载工具(例如毛细管)可以被制成从采样器202是可拆卸的,以使破坏运载工具的风险最小化。
图3提供了根据本公开的某些实施方案的盒204的示意图。在盒204中,第一开口301可以位于盒的一侧,并可以构造成接收携带样品流体的运载工具。第一通道302联接到第一开口301和储器303。储器303构造成接收样品流体和执行影响它的程序,从而形成输出流体。然后,储器构造成将输出流体经由第二开口305释放到第二通道304中,并且从其中离开盒。构造成防止经由第一开口从储器流出的在前密封件306联接到第一通道302,并且构造成防止经由第二开口从储器流出的在后密封件307联接到第二通道304。
术语“输出流体”可以包括从影响样品流体的程序产生的流体。在该影响程序之前,进入储器中的流体可以称为“输入流体”。在一些情况下,例如输入流体可以对应于引入到储器303中的样品流体。
在图3中示出了当其彼此相对地定位时的第一开口301和第二开口305。然而,这两个开口可以位于其它构造中。例如,这两个开口可相对于彼此垂直地定位或例如可以位于盒204的同一侧上。
在储器,如储器303内进行的影响样品流体的程序可以包括可以提供样品流体的或包含在样品流体中的细胞的物理或化学状态的改变(或至少一种性质或特性的变化)的任何程序。可能的影响程序的示例可包括加热、混合、稀释、染色、渗透标记、裂解等。下面参照下列附图将描述这些程序中的一些程序。
在本公开的某些实施方案中,储器303可以预装载有物质。预装载的物质可以是液体物质、固体物质或它们的组合。该物质可以由单一试剂组成,或由数种不同的试剂组成。由数种试剂组成的液体物质的示例是PBS(磷酸盐缓冲盐水),而固体物质的示例是冻干的抗体、可溶解在例如水或乙醇中的不同种类的粉末状染色剂、包衣珠等。物质可以自由地放置在储器的底部,或者可以附接到储器的内表面。可选地,物质可以附接到诸如海绵或微纤维的结构或部件上,填充储器的空间。这样的结构或部件可以增加暴露于样品流体的表面积的量。
此外,一些可能的程序,例如加热,在储器中不需要具有预装载的物质。因此,在某些实施方案中,储器未预装载有物质,而可能的是,储器反而保持(或除了预装载的物质外)机构,诸如加热机构或其部件。此外,明白了预装载物质可以在制造盒期间或在引入样品流体之前的任何时间进行,可以理解的是,根据可选的实施方案,物质可以与引入样品流体一起引入到储器中,或在引入样品流体之后引入到储器中。在其它情况下,其中该物质由成分的组合组成,或其中该物质是多于一种成分之间的化学反应的结果,可能的是,至少一种成分是预装载的,而至少一种其他成分和引入样品流体一起引入,或在引入样品流体之后引入。
在储器303装载有物质的情况下,不管与引入样品流体一起预装载或装载/在引入样品流体之后预装载或装载,影响该样品流体的程序可以包括将样品流体与物质混合。在一些情况下,样品流体和物质可以完全混合,因为缺少均质性可能影响随后的分析。根据本公开的某些实施方案,为了能够进行混合,储器表面的至少部分(一部分)可以包括由弹性聚合物,例如聚氨酯或硅树脂制成的或由不同的弹性材料制成的可挤压部分(pressableportion)。由于储器的变形(例如收缩),受到挤压和/或释放可挤压部分的影响,容纳在储器内的流体可以在储器内形成射流,射流是可以增强混合的一种流动形式。因此,根据本公开的实施方案,通过交替挤压和释放储器的可挤压部分可以实现混合。当可挤压部分被挤压时,流体可以从受挤压区域流走,而当可挤压部分被释放时,流体可以流回,使得流体来回流动。
在本公开的某些实施方案中,可挤压部分可以构成储器的表面的一部分,例如储器的上表面或储器的表面的一定比例。在本公开的其它实施方案中,整个储器可以是可挤压的。
除了混合之外或除混合外,储器中执行的影响样品流体的程序可以包括可以在物质和样品流体之间发生的反应。该反应可以包括化学反应例如氧化/还原,或生物化学反应如结合抗体与配体。该程序可以导致样品流体或样品流体中包含的细胞的物理状态和/或化学状态的变化。例如,它可以影响样品流体的粘弹性或pH的变化。样品流体中含有的细胞的浓度可以因稀释而降低。细胞膜可变得可渗透,使包含在物质内的着色剂或抗体结合到细胞成分,如细胞质颗粒。可能发生不同细胞成分的氧化或还原,如包含在红细胞中的血红蛋白氧化成高铁血红蛋白,等等。
在已经完成(或至少部分地完成)该程序之后,所得到的输出流体可以从储器中释放。这种释放可能受正压影响或“推动”流体离开储器。例如,流体可通过挤压从储器排出。另外地或可选地,该流体可能受到负压影响,例如如果通过“吸引”流体出来的物理力,如重力,或由于施加外力,如真空,流体从储器中被逐出。在本公开的某些实施方案中,由联接到分析室的真空泵104所产生的抽吸力可以促使输出流体经由第二开口从储器流动进入分析室,如图1中所示。
储器303可封闭在两个密封件之间,其中在前密封件306防止流体经由第一开口301流出储器,并且在后密封件307防止流体经由第二开口流出储器。在将样品流体引入到储器303中之前,两个密封件306和307可以防止物质从储器中释放。这些密封件还可以在影响程序期间防止物质和/或样品流体的释放。并且,该密封件可以防止输出流体的非有意的释放。
关于密封件307,密封件307的破裂或破坏可允许输出流体朝着第二开口流出储器。在一些实施方案中,密封件破坏之后,密封件可以保持打开。在一些实施方案中,第二密封件307可以构成可破裂的或“易碎密封件”。可能的是,由例如构造成通过施加超过某一阈值的压力而破裂的粘合剂来形成密封件。在储器的可挤压部分上施加压力可以在密封件的位置产生超过密封件的破裂阈值的压力,这导致了密封件破坏。然后,输出流体可以穿过第二开口305释放到第二通道304中,并进入到分析室中。换言之,输出流体可以经由第二通道304和第二开口305输送到分析室中。
通过间歇地挤压储器的可挤压部分混合样品流体和物质可能不会在密封件的位置处产生超阈值的压力。因此,在混合期间,密封件307可以保持完整。在一些实施方案中,可以在密封件307前面的流动路径中形成结构或障碍物以保护该密封件免受在混合期间可能引起的任何超阈值的压力的影响。例如,可以在储器和密封件之间的通道上施加压力,从而获得防止储器中产生的压力到达密封件的物理障碍物。在其它实施方案中,可以允许超阈值压力到达密封件并使密封件破坏,然而,位于通道上的物理障碍物可以防止流体流动直到障碍物被移除。
返回参照在前密封件306,该密封件可以具有两个不同的作用。在第一个作用中,密封件306可以在引入样品流体之前防止物质从储器释放。然而,当引入样品流体时,为了允许这样的引入,在前密封件必须被破裂。在一些实施方案中,为了允许通过使用提供到储器的可挤压部分的压力来混合,储器应当从两侧密封。因此,在前密封件306在引入样品流体之后也可以是可再密封的。密封件306的再密封可以允许混合,同时避免输出流体例如经由通道302从储器的非有意的释放。
如所指出的,可以使用运载工具经由第一开口引入样品流体。在运载工具在引入样品流体之后留在盒中的实施方案中,再密封可以防止流体经由在运载工具和第一通道的内表面之间存在的任何间隙通过。
图4A和图4B描述了根据本公开的一些实施方案的在前密封件306。图4A和图4B中所示的实施方案适合于在输送或引入样品流体后保持在第一通道内部的运载工具。
根据所示出的实施方案,所描绘的在前密封件306可以包括两个单独的密封件,即,第一密封件401和第二密封件402。图4A描绘了在使用运载工具403引入样品流体之前的在前密封件,而图4B描绘了当运载工具插入时穿透在前密封件306的密封件。
第一密封件401构造成在引入样品流体之前防止经由第一开口从储器流出(上面所提到的第一个作用)。因此,与在后密封件类似,第一密封件401可以是由粘合剂或塞子形成的易碎密封件。在运载工具403经由第一开口插入到储器中时,运载工具403破坏密封件401,如图4B中所示。
第二密封件402可以操作以在运载工具插入后再密封储器。第二密封件构造成防止穿过运载工具之间的界面的泄漏,更准确地说,防止穿过运载工具的外表面和通道的内表面之间的界面的泄漏。根据某些实施方案,密封件402可以包括安装在通道内的柔性环(例如,O形环)。该环的内径比运载工具的直径小。因此,尽管密封件402允许运载工具通过,但是密封件402可以围绕运载工具紧紧封闭以防止泄漏。根据可选的实施方案,第一密封件401和第二密封件402可以调换,即密封件402可以在第一密封件401之前出现。
运载工具403可以是中空的。因此,在将其插入之后,可能发生从储器出来的流动或泄漏,进入或通过运载工具的中空的内部空间。根据例如参照下面图14所图示的和描述的某些实施方案,该泄漏可以由位于运载工具内部的疏水膜来防止。
图5A和图5B描述了根据本公开的某些实施方案的另一在前密封件。图5A和图5B中所示的密封件包括单一构件,其功能类似于组合的密封件401和密封件402的功能。例如,在图5A中,具有定中心的肩部的阻塞物501被模制在第一通道302内部。在引入样品流体之前,阻塞物501防止经由第一开口301从储器流出。当插入运载工具403时,如由图5B中所图示的,阻塞物501的中心破坏,而阻塞物的肩部阻塞了运载工具的外表面和通道的内表面之间的界面,从而防止泄漏进一步进入到样品流体引入中。根据某些实施方案,阻塞物501可以由软的粘合剂弹性体形成。然而,也可以使用其它材料来形成阻塞物501。
图6A和图6B描述了根据本公开的某些实施方案的另一可选的密封件。密封件601包括结合了图4A和图4B中所示的第一密封件和第二密封件(401和402)的功能的单个密封件。不同于构造成通过运载工具破坏的阻塞物501(图5中的),密封件601包括具有集成的塞子602的喷射孔眼,塞子602构造成安装到孔眼中,并且在将运载工具403插入到孔眼中时由运载工具推动。密封件601的孔眼和塞子602可以包括不同的单元或可一体地形成或以其它方式联接以形成单一的单元。如图6A中所图示,塞子通过系绳联接到孔眼。然而,在其它实施方案中,塞子602可以例如联接到储器或通道,或者塞子602可以不具有联接机构。
根据图6A,在引入样品流体之前,塞子闭合,并且可以阻止经由第一开口从储器流出。图6B图示了当使用运载工具如毛细管时,将样品流体引入到储器中。在插入运载工具时,塞子向内推动,从而打开通道,然而密封件601的孔眼密封了运载工具的外表面和通道的内表面之间的界面,从而防止泄漏。
还有的其它构造或密封布置可以使得样品流体能够输送到储器中,同时避免非有意的流动或泄漏,例如在从第一通道取出运载工具之后。例如,诸如附接到注射器的针的运载工具可以用于将样品流体输送到第一储器中。在这种情况下,一旦取出运载工具的针,在前密封件就可以再密封。这样的密封件可以称为自身隔膜。
某些实施方案可以包括制备样品流体用于分析的过程。例如,样品流体的运载工具403可以经由第一开口301插入第一通道302中。运载工具破坏联接到第一通道的在前密封件306并将样品流体输送到储器303中。在储器内部,可以相对于样品流体执行程序,例如将输送的样品流体与预装载到储器中的物质混合,从而获得输出流体。可以通过在储器的可挤压部分上施加间歇压力来实现混合。当完成该程序时,可以通过以在在后密封件的位置处产生超阈值的压力的方式挤压储器而使在后密封件307破裂。超阈值压力可以导致密封件307的打开和所获得的输出流体从储器的释放。释放的输出流体然后可以经由第二通道304和第二开口305流入分析室203,其中可以使输出流体经历分析。
图7示出了根据本公开的某些实施方案的盒,该盒包括含有两个室的储器。两个室701,其中的任一个或这两个都可以预装载有物质,通过流动路径702互相连接。第一室经由第一通道302联接到第一开口301,而第二室经由第二通道304联接到第二开口305。两个室中的任一个或两个可以包括可挤压部分。
在两个室都包括可挤压部分的情况下,通过交替施加到两个可挤压部分的压力(例如一个室,且然后另一个室)可以实现混合。室701之间的流动路径702可导致射流发生,射流可以增强混合。例如通过同时挤压两个室和/或通过施加比施加用于混合的压力更强的压力,可以引起在后密封件307破裂。
在仅有一个可挤压部分的情况下,在室中的一个上,通过间歇地挤压该部分有可能实现混合。通过在可挤压部分上施加超阈值的压力可导致在后密封件307破裂。
还可以使用其它实施方案。例如,代替图7中所示的两个室,一些实施方案可以包括单个储器(例如类似于图3中所示的储器),该单个储器可以在内部包括分隔构件。在分隔构件中的开口或甚至阀可以与图7中所示的流动路径702类似地起作用。
虽然一些实施方案可以包括单个储器,但是其它实施方案可以包括多于一个储器。例如,在一些实施方案中,盒可以包括多于一个储器,其中这些储器串联连接或以任何其它合适的构造连接。在一些情况下,通过易碎密封件隔开并连接在一起(例如串联)的一个或更多个储器可构成“制备单元”。关于图3的实施方案,包含单个储器的盒可提供一个制备单元。同样,图7的盒包括含有单个储器的一个制备单元。
图8示出了根据本公开的某些实施方案的盒,该盒包括由两个储器构成的制备单元。联接到第一开口301的第一储器801可以包括可挤压的储器,而联接到第二开口305的第二储器802可以包括可挤压的储器或不可挤压的储器。这两个储器可以通过连接通道803连接,连接通道803又可以由密封件804密封。两个储器可位于密封件306和密封件307之间,第一储器801前面是密封件306,并且第二储器802后面是密封件307。
尽管每个储器可以与各自的输入流体和各自的输出流体关联,但是第一储器801的输入流体(经由第一开口引入至第一储器801)可以包括样品流体。在第一储器内部可以执行影响流体的程序。该程序可称为“第一程序”。在该程序包括混合的情况下,该程序可以如上面参照图3所描述的来进行。通过在密封件804上作用适当的压力(例如与密封件804相关联的超阈值的压力),可以使密封件804破坏,从而导致输出流体从第一储器801释放,使得输出流体输送到第二储器802中。第一储器的输出流体可以用作第二储器的输入流体。
在密封件804是易碎密封件的情况下,一旦该密封件已经破坏,储器801和802之间的通道803可保持打开,并且在储器801和802之间的两个方向上的流体流动(即从801到802,和从802到801)是可能的。在密封件804包括易碎密封件的情况下,一旦该密封件破坏,两个储器实际上可以形成单一储器的两个室。因此,在连接通道803中具有易碎密封件的实施方案中,在该密封件破坏之后,第一储器801的输出流体可以在两个前述储器之间来回流动并且当流体存在于这些室中时,可能受到与储器801或储器802相关联的任何程序影响。此外,在使易碎密封件804破坏以有效地形成具有两个室的单个储器之后,连接单个储器的两个室的通道803可以被称为将“室”801与“室”802联接,并因此与开口305联接。
在其它实施方案中,例如,当密封件804是可再密封的时,在将储器801的输出流体输送到储器802之后,密封件804可以被再密封,使得流体可被阻止行进回到储器801中。可再密封的密封件的示例可以包括阀。可选地或另外地,某些实施方案可包括可再密封的连接通道803,在通道803中可以进行再密封,例如通过重新将压力引入到连接通道803中以物理地阻塞通道803的开口,并防止流体流过通道803。
在第二储器802内部,可进行“第二程序”。通过在密封件307上产生适当的压力水平,可以使该密封件破坏,因此导致输出流体从第二储器802朝向第二开口305释放。第二储器的输出流体可以构成基于储器801和802形成的制备单元的输出流体。该制备单元的输出流体可以经由第二开口305流入分析室(如图2的分析室203)中,在分析室中可以使输出流体经历分析。
上述实施方案是非限制性的。制备单元可以由一个储器、两个储器或两个以上储器构成。制备单元可以由串联连接的一个或更多个储器构成,每个储器通过易碎密封件隔开。每个储器可以构造成接收输入流体,执行影响流体的程序,从而产生输出流体,以及释放输出流体。一个或更多个储器的第一储器可以联接到第一开口,而第二或最后储器可以联接到第二或最后开口。第一储器可以包括可挤压的储器。制备单元可以包括另外的可挤压的储器。第一储器的输入流体可以包括样品流体,而其它储器中的任何一个的输入流体可包括不同储器(例如在前的储器)的输出流体。最后储器的输出流体可以包括制备单元的将要经历分析的输出流体。
应该注意的是,根据某些实施方案,在包括例如两个储器的制备单元中,在第一储器上施加压力以便使其间的密封件破坏是可能的。可选地,可通过在第二储器上施加压力或通过将压力施加到两个储器来使密封件破坏。包括在制备单元中的任一个或所有密封件可以根据特定应用的要求是易碎的或可再密封的。
在制备单元中的每个储器可以构造成执行特定程序或以其它方式与特定程序相关联。例如,如果第一储器获得样品流体,与第一储器相关的程序可以影响该样品流体,得到该样品流体的衍生物(derivative)。衍生物可包括已经发生在或样品流体的任一个中或两个中的或发生在包含在样品流体内的细胞或组分中的变化。该变化可以包括化学变化、生物化学变化、物理变化等。化学变化的示例可以包括在pH方面的变化、细胞组分的氧化/还原或化学剂铰接(hinging),如染到其上的染料;生物化学变化的示例可以包括抗体与配体的结合;且物理变化的示例可以包括在粘弹性方面的、在温度方面或在稀释剂的浓度方面的变化。在一些实施方案中,样品流体可以被认为是其自身的衍生物,即样品流体的衍生物。因此,程序可以获得作为输入的样品流体的衍生物,并且产生输出,该输出是该衍生物的衍生物。在这样的实施方案中,到储器的输入可称为样品流体的第一衍生物,并且储器的输出可称为样品流体的第二衍生物。相同的参考方案可用于指代制备单元中的所有储器:每个储器可以得到输入流体,输入流体是样品流体的衍生物。在样品流体上进行的第一过程可以提供样品流体的第一衍生物,对样品流体的第一衍生物执行的第二过程可以为与制备单元的储器相关联的每个过程提供样品流体的第二衍生物等等。
由于储器可连续布置,程序也可以连续发生。例如,系列中的某个储器的程序可以产生样品流体的第二衍生物,其成为该储器的输出。下一个储器可以获得作为来自在前的储器的输入的第二衍生物,并提供样品流体的第三衍生物。这种链可以持续,直到最后的储器朝向最终开口输送样品流体的其相应衍生物。在一些情况下,一个储器的输出不只是串联地传输到下一个储器。而是,在一些情况下,可以打开两个储器之间的密封件如易碎密封件,并且两个储器中的任何流体可以混合以产生样品流体的新的衍生物。然而,值得注意的是,新的衍生物可跨越两个储器中的两个(例如,通过来回的混合过程)被共用,使得新的衍生物流体中的至少一些存在于两个储器中。
连续程序的示例可以包括细胞的免疫标记:使用一级抗体标记可以在第一储器中进行,接下来使用二级抗体连续标记在第二储器中进行。另一示例可以包括用在储存过程中必须分离的两种染色试剂进行血液样品的白细胞的鉴别染色。用第一试剂染色的程序在第一储器中执行,随后可以用第二试剂的染色,用第二试剂的染色在连续的、可能是最后的储器中进行。
应当理解的是,根据本公开的实施方案,可以在储器内部执行该程序,其中在输出流体的制备中每个储器增加了阶段,所有一起产生了累积连续的过程。该过程可导致流体和试剂的有效的和完全的混合。
图9A和图9B图示了根据本公开的某些实施方案的各自包括两个制备单元的盒的两个构造。如图9A和图9B两者中所示的制备单元中的一个包括含有两个互连室701的单个储器。在上面已参照图7描述了这种制备单元。图9A和图9B两者所示的其它制备单元包括两个储器801和802,储器801和802由通道803连接和由密封件804密封。在上面已参照图8描述了这种制备单元。每个制备单元具有相应的第一开口301和相应的第二开口305。两个制备单元的第一开口可以构成盒的第一开口。
由图9A和图9B所描述的该盒的两种构造相对于作为制备单元的组合的出口提供的第二开口不同。例如,在一个实施方案中,图9A所示的盒可以包括单个盒第二开口901,该单个盒第二开口901与相应制备单元的第二开口305流体连通。在另一个实施方案中,图9B所示的盒可以包括与每个制备单元相关联的第二开口305,其中第二开口305中的每一个也构成制备室201的出口。
在所描述的实施方案中,盒的每个制备单元可以构造成从相应的运载工具中接收样品流体。然而,在其它实施方案中,可以构造单个运载工具,使得单个运载工具可以将样品流体引入到盒的多个制备单元中。样品流体可以同时地或在不同时间引入到盒的制备单元中。
每个制备单元的输出流体可以在不同时间流入分析室。此外,每个制备单元的输出流体可以经历单独的分析过程。
包括两个平行的制备单元的实施方案可使得能够进行与样品流体有关的两个单独的独立程序。例如,在某些实施方案中,该盒可以构造成执行全血细胞计数。在这样的实施方案中,该盒可以包括两个平行的制备单元,其中一个制备单元构造成制备红细胞用于分析,而另一个制备单元构造成制备白细胞用于分析。
虽然由图9A和图9B所示的盒包括两个制备单元,但是也可以根据特定应用的要求使用其它构造。包含在盒中的制备单元的数量,以及包括在每个制备单元中的储器的数量,和包含多于一个室的储器的数量可以不同,因为盒的构造可以定制成执行所需的程序和/或定制成用于制备样品流体用于某些分析程序的目的。
图10示意性地图示了根据本公开的某些实施方案的分析室203。分析室203可包括分析容器1002,分析容器1002构造成接收通过制备单元或多个制备单元传输的输出流体,并构造成以允许分析输出流体的方式提供输出流体。第三通道1004可联接到分析容器1002,并且可以构造成从其排空一次性输出流体。在一些实施方案中,分析容器和第三通道一起可以包括分析单元。构造成储存一次性输出流体的废物箱1005可以经由第三通道1004联接到分析单元。废物箱1005还可以经由第四通道1006和开口1007联接到真空泵,例如真空泵104。
输出流体可以从制备单元经由第三开口1001流入到分析单元203中。在分析容器1002内部,输出流体可以提供到分析系统101中。经历分析后,输出流体可以经由第三通道1004处理到废物箱1005中,并储存在废物箱1005中。
分析单元内部的输出流体的流动可以通过由真空泵104产生的抽吸力来驱动,真空泵104可以作为分析系统101的部分被包括。真空泵可以是通过开口1007、第四通道1006、开口1008和废物箱1005可联接到分析单元。尽管抽吸力可以施加到废物箱1005,但是所储存的输出流体可能不会从其流出。相反,废物箱可以设计为液阱(liquid trap)。开口1008可以位于容器1005中所储存的输出流体的液面上方,以便提供液阱。
在一些实施方案中,分析容器1002可以是微通道1003,其构造成使包含在输出流体中的细胞对齐成便于分析的图案。例如,在一些实施方案中,微通道1003可以使在输出流体中的流动细胞对齐成单一的平面,这可以有利于通过照相机107获取流动细胞的图像。在其它的实施方案中,这样的细胞可以通过例如在血细胞计数器中的聚焦光束/激光束来探测。可以通过称为粘弹性聚焦的方法来进行细胞的对齐。粘弹性聚焦在题为“Systems andMethods for Focusing Particles”的PCT公布号WO2008/149365中描述,而构造成用于粘弹性聚焦的微通道在题为“Microfluidic System and Method for Manufacturing theSame”的PCT公布号WO2010/013238中进一步描述,这两个PCT公开通过引用并入本文。然后可以通过微通道1003的透明或半透明的表面(例如可视区域)光学地分析所对齐的细胞。
图11示意性地图示了根据本公开的某些实施方案的另一分析室203。图11的分析室203可以构造成测定血红蛋白的水平。该室可包括分析容器1002,分析容器1002可以包括联接到第三通道1103的分析储器1101。通道1103可以包括例如相对于分析储器1101的小的横截面和长的长度。
分析储器1101可包含粉末状氧化剂和/或裂解剂。该试剂可以是十二烷基硫酸钠(SDS)、TritonX或另外的合适的氧化剂/裂解剂。当储器1101填充有可以包括血液样品的衍生物的输出流体时,氧化剂可以被溶解。溶解的氧化剂裂解血液样品的衍生物的红细胞,这可以导致血红蛋白的释放。然后,所释放的血红蛋白可通过氧化剂被氧化而形成高铁血红蛋白(其是不能释放结合氧的血红蛋白的形式)。然后,可以使用光谱仪通过测量一个或更多个波长的吸收来测定高铁血红蛋白的浓度。因此,在一些实施方案中,系统101的分析模块105(见图1)可包括光谱仪。
根据某些实施方案,粉剂可以自由地存在于储器1101内。可选地,粉剂可以涂覆储器1101的内表面。为了扩大试剂和血液试样品的衍生物之间的接触面积,根据某些实施方案,储器的内表面可以含有涂覆有试剂的突出部,诸如柱状物、挡板或其它结构。可选地或另外地,粉末状的氧化剂可以附着到存在于(例如填充)储器中的运载工具如海绵。除了粉剂,例如可使用其它剂如凝胶。
血红蛋白氧化和吸收测量可能需要用于每一种的一定量的时间。因此,血液样品的衍生物可以保留在分析储器内合适的时间段。在一些实施方案中,可能的是,通过将阻力施加至流动,因而使其减缓来实现样品流体在分析储器中停留。用于施加这种阻力的一种方法可以通过联接到分析储器1101的具有小横截面的长的第三通道1003。当通道是空的时,可提供流动的零阻力或低的阻力。在这样的条件下,血液样品的衍生物可以经由第三开口1001自由地流入到分析容器1002和分析储器1101中。然而,用血液样品的衍生物填充第三通道可能导致阻力增大,这可能减缓或停止在分析储器1101中的流动。
图12示意性地图示了根据本公开的某些实施方案的包括两个分析单元的分析室203。分析单元中的一个包括微通道1003,微通道1003类似于图10中所描述的分析单元。其它分析单元包括分析储器1101,分析储器1101类似于图11中所描述的分析单元。在一些实施方案中,为了从一个或更多个制备单元中获得输出流体,两个分析单元可在一侧联接到第三开口1001。在另一侧,分析单元可以联接到废物箱1005,其中可以处置一次性流体。在一些实施方案中,两个分析单元可以并联地构造,如图12中所示。
应当注意,分析室内的这种平行布置的分析单元可以使得能够并行地进行输出流体的两种分离类型的分析。例如,使用通过图12描绘的分析室,可以进行细胞计数和血液样品衍生物的血红蛋白水平的测量。可以使用系统101中的不同的分析模块105(参见图1),例如照相机、光谱仪等来进行这两种类型的分析。
图13A和图13B示出了根据本公开的某些实施方案的包括制备室201和分析室203的盒。上面已经参照图9A和图9B描述了盒204的制备室201。在图13A和图13B中提供的示例中,制备室可包括两个制备单元,即,第一单元和第二单元。可包括含有两个互连室701的单个储器的第一制备单元上面已经关于图7被描述。包括储器801和储器802的第二制备单元上面已经参照图8详细描述。
上面已经参照图12详细描述了盒204的分析室203。分析室可以包含两个分析单元。分析单元中的一个,包括微通道1003,可以构造成使包含在输出流体中的细胞对齐成单一的平面,从而允许使用相机拍摄流动细胞的图像,或由聚焦光束/激光束来探测,如在血细胞计数器中所完成的。已在上面参照图10详细描述了该分析单元。另一个分析单元,包括联接到长的小横截面的第三通道1004的分析储器1101,可以构造成例如使用光谱仪测定血红蛋白水平。已在上面参照图11详细描述了该分析单元。
为了允许被制备用于分析的输出流体从制备室201流动到分析室203,两个室可通过制备室的联接到分析室的开口1001的开口901相互连接。
根据某些实施方案,盒204可以构造成接收血液样本并且可以使得能够执行血细胞计数。通过盒204执行的血细胞计数可以包括测定样品中存在的红细胞、白细胞(总数)和血小板的数量,以及测定每种白细胞类型的数目(分类计数)。白细胞类型可以是嗜中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞和单核细胞或其部分。也可计数白细胞的附加类型和子类型。此外,所公开的实施方案可以适用于在血液中循环的任何类型的细胞,包括例如循环肿瘤细胞、血小板聚集体以及其他。
在所描述的实施方案中,细胞计数可以通过由照相机获取流动细胞的图像或通过聚焦光束/激光束探测的方式进行,如在血细胞计数器中完成的。为了允许可靠的计数,细胞可以被引入到分析光学系统器件的焦点位置中。因此,细胞将在单一平面中对齐,例如通过粘弹性聚焦。因此,该方法基于具有某些粘弹性性质的聚焦介质中的悬浮细胞,引起悬浮于其中的细胞对齐成单一平面,如果在一定几何形状的微通道(例如具有大于100微米的长度,并且至少一个横截面尺寸小于100微米,例如在5微米和100微米之间)中流动的话。在盒204的制备室201中进行的用于计数的样品流体的制备,可包括将聚焦介质添加到样品流体中,从而产生样品流体的衍生物。
第一制备单元可以构造成制备血液样品用于测定存在于其中的红细胞、白细胞(总数)和血小板的数量。包含在储器701中的物质包括具有添加的表面活性剂的聚焦介质。聚焦介质可以包括含有例如可溶性高分子量聚合物的缓冲液。缓冲液可以包括适合于管理活细胞的任何等渗缓冲液,包括,例如磷酸盐缓冲盐水(PBS)。适用于提供具有粘弹性性质的血液样品的可溶性聚合物的示例包括聚丙烯酰胺(PAA)、聚乙二醇(PEG)、丙二醇等。加入到聚焦介质中的表面活性剂可以作为球化剂,球化剂可以导致红血球的形状从双凹的盘状物变为球体,这可以有利于获得细胞的更高质量的图像。表面活性剂的示例包括SDS(十二烷基硫酸钠)和DDAPS(十二烷基二甲基铵丙磺酸盐)。例如在题为“Systems and Methodsfor Focusing Particles”的PCT公布号WO2008/149365中公开了聚焦介质的组合物,该PCT公布通过引用并入本文。
通过储器701进行的程序可以包括将所传输的血液样品与聚焦介质混合。混合完成之后,可通过压力使在后密封件307破坏,从而允许所产生的输出流体流入到分析室203中。
第二制备单元可以构造成制备血液样品用于白细胞类型的分类计数。在某些实施方案中,该制备可包括细胞的化学染色,其中两个连续的染色程序可以在制备单元的储器801和储器802中进行。
包含在储器801中的物质可包括溶解在聚焦介质中的细胞染色试剂。细胞染色试剂的实例包括荧光桃红B(Phloxine B)、比布列西猩红(Biebrich Scarlet)和碱性橙21(Basic Orange 21)。由于在一些情况下可能需要细胞的固定,包括例如甲醛或福尔马林的固定试剂也可被包括。在将血液样品与物质混合后,可以进行培养,允许染色。在预定的培养时间结束时,将储器801与储器802隔开的密封件804可通过压力破坏,导致所生成的输出流体向储器802释放。
包含在储器802中的物质可包含溶解在聚焦介质中的其它细胞染色试剂。包括在储器802中的细胞染色试剂的示例可以包括甲基绿、亚甲基蓝和Barrel's Blue。在将输入流体(其构成储器801的输出流体)与物质混合之后,可以进行第二次培养,允许发生第二染色过程。在第二预定培养时间结束时,第二制备单元的密封件307可以通过压力破坏,允许所产生的输出流体流入分析室203中。
在一些实施方案中,用于分析的细胞的制备可以包括细胞的基于免疫的染色。在这些实施方案中,制备单元的一个储器或两个储器可包含适合于免疫染色的试剂,其中试剂和聚焦介质可以包含在单个储器内或包含在不同的储器内。适合于免疫染色的试剂的示例包括不同的颜色的抗体包覆的微珠,如CD14/CD15和染色剂的组合。
从两个制备单元的第二开口305流出的输出流体可以输送到单个通道,该单个通道联接到两个分析单元的分析储器。输出流体的分析可以顺序地或同时地进行。顺序分析可以通过暂时地隔开两个输出流体的流、可以在制备室中控制的隔开而实现。如上面所描述的,由第一制备单元进行的制备过程可包括在单个储器中混合而没有培养,而由第二制备单元进行的制备过程可包括,除了在两个不同的储器中混合之外,可能需要培养时间的两个染色程序。因此,在第二制备单元的输出流体准备好流入分析室之前,第一制备单元的输出流体可以准备好流入分析室。
当流入分析室203时,第一制备单元的输出流体可以在两个图示的分析单元之间分开。流体的一部分可以进入微通道1003,其中输出流体中的细胞可以经由例如粘弹性聚焦而对齐成单一的平面。然后,对齐的细胞可以通过与微通道1003相关联的透明或半透明的表面或窗口被光学分析。然后,输出流体流入废物箱1005,在其中输出流体可以被储存。
输出流体的另一部分可以进入分析储器1101,其中输出流体内的细胞被裂解,并且它们的血红蛋白含量以参照图11所描述的方式来定量。
在使第二制备单元的密封件307破坏之前,可以中止第一制备单元的输出流体流入分析室以便最小化或防止输出流体的混合,这可以阻止分析。这由于第一制备单元的第二通道304是可再密封的而实现。例如,可以通过施加到在后密封件或第一制备单元的第二通道304的另一个区域的压力来进行通道的再密封。
如上所描述,联接到储器1101的第三通道1103的长度和横截面形状可以为储器中的流动提供阻力,特别是在某些条件下。因此,当使第二制备单元的密封件307破坏时,大体上所有的输出流体可以流入分析室203,并且可以传输到微通道1003,而不是在两个分析单元之间分流。在微通道1003内部,第二制备单元的输出流体内的细胞可对齐成单一平面,因此允许光学分析。然后,输出流体可以流入废物箱1005,在其中输出流体被储存。
图14A、图14B和图14C示意性地描述了根据目前描述的实施方案的采样器。采样器1400可构造成采样流体并且例如以精确的量将其引入到盒204中。图14A所示的采样器可以包括附接到手柄1402的运载工具1401。在一些实施方案中,运载工具可包括毛细管。在毛细管内部,可以形成密封件/塞子,并且该密封件或塞子可以包括任何类型的材料或构造,其允许至少一些空气流动,但阻挡液体流动。例如,在一些实施方案中,疏水膜1404可以固定在距毛细管出口的预定距离处。毛细管1401可包括具有固定在内部的疏水膜并且适合于特定应用的任何类型的毛细管。例如,由DRUMMOND Aqua-CapTM Microdispenser制造的毛细管可以在目前公开的实施方案中使用。
流体采样可通过将毛细管1401的出口浸没在流体中来进行。样品流体可以通过毛细作用力被驱动进入毛细管中。固定在毛细管1401内部的疏水膜1404可促进该过程,因为它允许被样品流体替换的空气流出。流体填充毛细管,直到到达疏水膜。应该理解的是,由于膜1404的疏水性质,流体不与膜接触。因此,在膜内可以不存在样品流体吸收,或者换句话说,在膜上没有发生流体体积的损失。因此,可以基于疏水膜1404距毛细管出口的距离和根据毛细管的内径来确定采样流体的最终体积。
一旦流体已被取样,它可通过将毛细管1401插入穿过盒204的第一开口301而被输送或引入到盒204中。在该阶段,可能仅发生样品流体从毛细管进入储器303的有限的泄漏,因为该流体可通过毛细作用力保持在内部。柱塞1405可以用于将样品流体推出毛细管进入到储器303中。图14B中所示的柱塞1405可以包括附接到保持构件1407的推入构件1406。推入构件1406可以构造成穿过位于手柄1402中的毛细管入口1403插入毛细管1401中。柱塞推动疏水膜1404直到疏水膜1404到达毛细管出口,任选地导致全部样品流体输送到储器303中。应该考虑的是,如果推入构件1406不足够长以到达毛细管出口,则某些剂量的流体可能残留在毛细管中。因此,输送到储器中的样品流体的体积可以取决于相对于毛细管1401的长度的推入构件1406的长度。可以预先知道毛细管的直径连同毛细管的长度以及柱塞的长度。因此,由采样器可转移的流体的体积可以预先确定。
如上所描述的取样和推入可以使固定体积的样品流体能够输送到储器中。输送固定体积的流体的能力可能是重要的,因为因样品而不同的输送体积的偏差可能影响顺序分析的可靠性。可能不需要将血液从采样器(在这种情况下为毛细管)中冲洗出来,因为疏水膜可以有助于确保所有样品流体例如血液被分配到第一储器中。
参照某些实施方案,柱塞1405可以作为分析系统101的一部分被包括,使得当把柱塞放置到分析系统101的盒保持单元103中时,柱塞插入到盒204中。然而,在不同实施方案中,柱塞可构成单独的设备,而在将柱塞放置到盒保持单元103中之前,可以进行把柱塞插入到盒中。
如图14C所图示,采样器可以包括两个运载工具1401,其中通过运载工具的流体采样同时或顺序地执行。
包括两个运载工具的图14C的采样器可以用于,例如对血液取样和将血液输送到构造成允许执行血液计数的盒中,例如上面参照图13所描述的盒。在一些实施方案中,采样器的两个运载工具可以包含具有疏水膜的、抗凝剂涂覆的毛细管。涂覆毛细管的抗凝剂可用于防止所采样的血液的凝固。抗凝剂的例子包括EDTA(乙二胺四乙酸)。
由采样器1400的每个运载工具1401采样并且输送到盒204的流体体积可以是小至20μl或甚至更少。因此,使用采样器1400进行血细胞计数,盒204和分析系统101可能需要从个体获得尽可能少的单滴血。这样的小体积的血液可以通过刺指尖或前臂以例如通过家庭血糖监测设备进行的方式来获得,从而免去从静脉抽血,从静脉抽血对患者,特别是儿童是不方便的。
在一些实施方案中,盒204可包括大体上刚性的框架,该框架至少部分地容纳一个或更多个制备单元的储器。图15示出了包括刚性框架1501的盒1500的部分。刚性框架1501可包括任何刚性或半刚性材料。例如,在一些实施方案中,刚性框架1501可以由PMMA、COP(环烯烃共聚物)、聚乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯等或它们的组合中的任一个来制造。
刚性框架1501可以制成为包括与上面所描述的制备单元相关联的一个或更多个结构。例如,在一些实施方案中,刚性框架1501可以通过注射成型制成,并且可包括各种流动路径、入口、出口和/或储器元件(例如形成在刚性框架的表面中的凹部,凹部当被帽或覆盖层覆盖时,提供储器)。刚性框架1501可以被提供为,例如,如图15中所示的大体上单片的基底。可选地,刚性框架1501可以包括一个或更多个结构部件,该一个或更多个结构部件与盒204/1500相关联并且为盒204/1500的一个或更多个元件提供支撑。
在一些实施方案中,刚性框架1501可包括开口1506和开口1507,开口1506和开口1507分别通向流动通道1516和流动通道1517。开口1506和/或开口1507可被设定尺寸以接纳容纳一定量样品流体的采样器。例如,开口1506和开口1507的任一个或两个可被设定尺寸以接纳与采样器1400相关联的毛细管1401。在一些实施方案中,开口1506和开口1507之间的间距可设置成配合如图14C中所示的设置在双毛细管采样器上的毛细管1401之间的间距。
形成于刚性框架中或以其它方式与刚性框架关联的另外的通道1516和/或通道1517可构造成对齐并稳定采样器的毛细管。这种构造可有利于将毛细管1401对齐和插入到盒1500中。此外,这些通道可以帮助将毛细管导引到刚性框架或盒204内的期望的位置,并且当插入到刚性框架1501中时,可以防止毛细管破裂。
在一些实施方案中,开口1506和开口1507以及通道1516和通道1517可以提供通向与盒1500相关联的一个或更多个储器的流体流动路径。例如,如图中15所示,通道1516可以通向储器1504,并且通道1517可以通向储器1505。因此,提供到通道1516的样品流体可以流到储器1504,并且提供到通道1517的样品流体可以流到储器1505。应当理解,尽管图15示出了在大体上刚性的框架中的两个开口,但是在不脱离本公开的范围的情况下,大体上刚性的框架可以包括任何数量的开口。在大体上刚性的框架中的开口中的一个或更多个可以构造成对齐和稳定毛细管。
储器1504和储器1505可以作为盒1500的(如上所描述的)制备单元的一部分被包括。例如,储器1504可经由通道1520和密封件1507联接到另一储器1502。同样,储器1505可经由通道1521和密封件1508联接到另一储器1503。
在一些实施方案中,盒1500及其相关的制备单元可以基于两部分式构造(two-part construction)来形成。例如,盒1500的第一部分可以包括刚性框架1501,刚性框架1501包括用于提供与盒1500的制备单元相关联的结构的至少一部分的模制部件。盒的第二部分可包括设置在刚性框架1501上的薄膜1530。将薄膜1530设置在刚性框架1501上可以完成制备单元的结构或部件的至少一部分。例如,储器1504(以及图15中所示的其它储器)可以包括第一部分,该第一部分包含在刚性框架1501中形成的凹部。当薄膜1530放置在刚性框架之上时,该薄膜的一部分将覆盖与储器1504相关联的凹部。此外,由弹性材料形成薄膜1530还可以使与盒1500关联的储器中的一个或更多个能够是可挤压的,如上所描述的。
薄膜1530可以由任何合适的材料形成。在一些实施方案中,薄膜1530可以由PVC、聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯和含有铝和聚乙烯的层压板,或者它们的组合来形成。
在一些实施方案中,刚性框架1501和薄膜1530中的一个或更多个可以由当暴露到热量时可以结合在一起的材料形成。在构建盒1500的两部分式结构期间,如图15中所示,可施加不同水平的热量以实现期望的结果。例如,在施加高温(例如,140℃-80℃)的情况下,可以使薄膜1530永久地焊接到刚性框架1501的材料。在其中施加很少或不施加热量的其它区域中,薄膜1530可以保持未粘合到下面的刚性框架。并且,在热量以低于材料的焊接阈值(例如,100℃-130℃)的水平被提供的区域中,薄膜1530的材料可与刚性框架1501的材料结合在一起,但是这种结合可以是非永久的。也就是说,在这些区域中,所结合材料以后可以相互拉开。在一些实施方案中,例如使用具有多层结构的薄膜1530,可以实现上面所描述的选择性结合。多层结构的第一子薄膜(如首先接触刚性框架1501的最下层)可包括与刚性框架1501的材料形成相对较弱的结合部的材料。因此,在第一子薄膜已经结合到刚性框架1501的区域上的随后的力可以导致子薄膜的分离(例如,剥离),并且因此导致整个薄膜1530远离刚性框架1501。
在一些实施方案中,薄膜1530的多层结构可以包括设置在第一子薄膜上方的第二子薄膜。第二子薄膜可以通过施加较高的温度与刚性框架1501的材料形成更持久的结合部。例如,在一些实施方案中,较高的温度可以引起第一子薄膜熔化,并从结合区流走,这可以使第二子薄膜能够直接结合至刚性框架材料(或永久地或半永久地)。
这种类型的结合可以促进与盒1500的制备单元相关联的部件的构建。例如,在如远离制备单元的结构的区域1531中,可以施加高温以永久地将薄膜1530的材料焊接到刚性框架1501。在与储器1502、1503、1504、1505相关联并与通道1520和通道1521相关联的区域中,可避免热量施加,使得薄膜1530在这些区域中保持脱离刚性框架1501。在与密封件1507和密封件1508相关联的区域中,可使用亚焊接加热水平,使得薄膜1530附加到或暂时结合到刚性框架1501。这些密封件可称为“剥离密封件”,因为例如通过储器1504内的、挤压在密封件1507上的流体施加到密封件上的压力,可导致薄膜1530远离框架1501剥离。在这种情况下,流体可被允许流过密封件。尽管这些剥离密封件可以是易碎的,但是可通过例如将压力施加到这些密封件的区域中的薄膜1530以便在密封件处关闭流体通路而使通过破裂的密封件1507或密封件1508的流体流动停止。
盒1500还可以包括分别设置在通道1516和通道1517内的密封件1518和密封件1519。密封件1518和密封件1519可以防止流体或例如预装载到储器1504和储器1505的其它材料,从盒逸出或被周围环境污染。
密封件1518和密封件1519可以构成易碎密封件,该易碎密封件设计成当与插入到通道1516和/或通道1517的采样器的毛细管相互作用时破裂。图16A提供了根据示例性公开的实施方案的密封件1518的示意性横截面图。图16B提供了密封件1518的顶视图。如图16A中所示,密封件1518可以任选地包括围绕开口1610的壁1605,该开口1610被设定尺寸以接纳流体采样器的毛细管1401。密封件1518还可以包括盖子1620(例如,在一些实施方案中,翼部部分),盖子1620跨过由壁1605形成的开口延伸。
密封件1518还可以包括各种结构,该各种结构用于一旦毛细管1401已被插入密封件1518或插入穿过密封件1518,提供围绕毛细管1401的密封。一旦毛细管1401已经被引入到密封件1518中,这种密封件可以减少或消除流体从开口1610流动出来。在一些实施方案中,密封件1518可以包括一个或更多个O形环1650,以围绕毛细管1401建立密封。这种O形环可在盖子1620上游的位置处设置在壁1605上,如图16A中所示。可选地或另外地,O形环可以包括在盖子1620的下游。密封件1518本身可用于提供围绕毛细管1401的密封。例如,一旦盖子1620响应于由毛细管1401施加的力(例如轴向力)而打开,这将在下面进一步讨论,初始围绕盖子1620的密封件1518的材料可以接触毛细管1401的侧壁以产生密封。
盖子1620可以以任何合适的方式附接到壁1605。在一些实施方案中,盖子1620可经由用于形成盖子1620的相同材料(例如聚合物)附接至壁1605。附接结构可以形成有与盖子1620相关联的厚度不同的厚度。例如,在一些实施方案中,将盖子1620连接至壁1605(或者可选地连接至通道1516的内壁)的附接结构可以比与盖子1620相关的厚度薄。此外,附接结构的厚度围绕盖子1620的周界可以是不均匀的。例如,如图16A和图16B中所示,附接结构的区域1630可以比附接结构的区域1640薄。另外,区域1630可以比区域1640围绕盖子1620更大的部分延伸。在一些实施方案中,区域1630可以围绕盖子1620的周界的约80%、90%或更多延伸。此外,区域1630的厚度可以是与区域1640相关的厚度的90%、70%、50%、或更少。
这样的结构可有利于通过毛细管1401来使密封件1518破裂。例如,当插入通道1516时,毛细管1401可以在靠近盖子1620的区域中与密封件1518接触。施加在密封件1518上的压力可以导致盖子1620从壁1605撕裂,从而打开密封件1518。包含区域1630和区域1640可以以可预测的方式和用更小的力促进撕裂。例如,由于区域1630比区域1640薄,并且比盖子1620薄,盖子1620可倾向于从壁1605分开,该分开在区域1630的范围开始并且围绕区域1630的大部分或全部的长度扩展。区域1630的撕裂可允许盖子1620作为材料的翼部打开进入到通道1516中。因为区域1640比区域1630厚,并且事实上,可具有比得上或比盖子1620大的厚度,当毛细管1401撞击到密封件1518时,在区域1640处的材料可保持未撕开。因此,盖子1620可作为经由区域1640的材料附接到壁1605(或通道1516的内壁)的翼部而被保留。而且,由于区域1630具有比盖子1620小的厚度,相比于其中用具有与盖子1620相似厚度的材料将盖子1620连接到壁1605的构造,可需要较少量的力来打开密封件1518。
密封件1518的其它结构特征也可以促进密封件的打开。例如,在一些实施方案中,盖子1620可相对于壁1605定向成使得与盖子1620相关联的平面以一角度与壁1605相交。在一些实施方案中,相对于壁1605的纵向轴线1611相交的角度可以是约90度。然而,在其它实施方案中,与盖子1620和纵向轴线1611相关联的平面之间相交的角度可以是垂直角度以外的角度(例如±5度、±10度、±20度、±30度或更大)。以这种方式调整盖子的角度可以有利于密封件1518的打开,因为毛细管1401插入到通道1516将导致毛细管仅接触密封件1518的一小部分。因此,与插入毛细管相关联的所有推力将集中于小的接触区域上,这可以增加促使盖子1620从壁1605撕裂的容易性。在一些实施方案中,薄的区域1630可以位于将经历与插入的毛细管首先接触的区域。更进一步地,在一些实施方案中,区域1630可以大体上以将经历与插入的毛细管首先接触的区域为中心。
图17图示了根据示例性公开的实施方案的另一示例性盒1700。如图17中所示,该盒1700包括第一入口或开口1701、第一储器1702、第二储器103、第二入口或开口1704、第三储器1705和第四储器1706。入口1701与第一储器1702相关联,并且入口1704与第三储器1705相关联。示例性盒还包括第一密封件1707、第二密封件1708以及第三密封件1709。密封件中的任一或全部可以制造成如上描述的“剥离密封件”。如图17中所示,第一流动路径跨过第一储器1702和第二储器1703、流体通道1720以及第一密封件1707形成。第二流动路径跨过第三储器1705和第四储器1706、流体通道1721、第二密封件1708和第三密封件1709形成。
第一流动路径可以构造成将血液或流体样品与第一试剂混合,并且第二流动路径可以构造成将血液或流体样品与第二试剂混合。该试剂可以被预装载并且密封在储器中。可选地,该试剂可以经由盒中的入口注入到储器中。该试剂可包括白细胞染色剂(例如酸性染色剂和碱性染色剂)、裂解剂、生物标志物和至少一种流体形式的高分子量聚合物中的至少一种。当挤压储器中的一个或更多个时,可引起相应的密封件打开以使在储器中的任何流体能够沿相应的流动路径流动。
盒1700还可以包括缓冲室1710。缓冲室1710可包括在样品流体制备储器(例如储器1702和储器1703)和通向分析节段的流体出口1712之间的流动路径内。在一些实施方案中,管1711可以设置在出口1712处以将样品流体或其衍生物运送到一个或更多个分析节段。在一些实施方案中,在将盒1700置于使用之前,缓冲室1710可以保持排空流体。当把样品流体接收到盒1700中(例如经由入口1701和/或入口1704)时,可以把样品流体提供到包括储器1702和储器1703的制备单元,并且根据上面描述的制备过程中的任一个制备用于分析。
在一些实施方案中,一旦样品流体(或者其衍生物)已被制备并准备好用于分析,在分析之前可以将样品流体/样品流体衍生物提供到缓冲室1710。缓冲室1710可包括储器并且可以在分析流体之前用作盒1700内的暂时容纳位置。在一些实施方案中,流体聚集在缓冲室1710中,因为进入缓冲室1710的流速可能超过从缓冲室1710出来的流速。在其它实施方案中,缓冲室1710可作为流体的传递腔室,其中从缓冲室出来的流体流速等于,或在某些情况下超过进入缓冲室1710的流速。
提供给缓冲室1710的流体的量可以通过任何合适的技术来控制。在一些实施方案中,来自储器1702/1703的所制备的样品流体可以通过打开密封件1707(例如,经由施加到密封件的超阈值压力,释放或去除与密封件1707相关联的物理障碍物,或通过任何其它打开技术)而提供到缓冲室1710并将所需量的所制备的流体计量到缓冲室1710中。可以使用一个或更多个步进电动机,例如,以按预定量和/或以预定的速率按压储器1702和/或1703的部分,以便向缓冲室1710提供预定量的制备流体。
提供到缓冲室1710的流体可从缓冲室1710抽出,以使用任何合适的技术来分析。例如,在一些实施方案中,真空可以经由管1711施加到出口1712,以便使流体从缓冲室1710流出。计量技术(例如包括步进电机、柱塞、流量控制密封件等)可以用于从缓冲室1710抽出预定量的流体用于分析。
缓冲室1710可以根据特定构造的结构或基于特定的操作方案提供某些性能特性。例如,在操作期间,缓冲室1710可以用作至电容器的流体模拟物并且在分析流体之前可缓冲流体流动。缓冲室1710可以帮助减少存在于待分析的流体中的气泡的量。在一些实施方案中,从缓冲室1710抽出的用于分析的流体可以从缓冲室1710的存在于在缓冲室1710中的液位线下方的区域中抽出。在提供到缓冲室1710的流体中的气泡,例如源自制备的流体穿过制备单元的一个或更多个部件的流动,可能倾向于积聚在缓冲室1710中的流体的表面上。通过从缓冲室1710从液位线下方抽出流体,这种气泡可以保留在缓冲室1710中,并且从缓冲室1710抽出的用于分析的流体可以是无气泡的或可以至少包括比在缓冲室1710中存在的流体的整体气泡少的每单位体积的气泡。另外,缓冲室1710可避免与控制密封件1707的操作特性有关的复杂性,以便提供用于分析的所需的流体流。在一些实施方案中,提供到缓冲室1710的流体的量可以超过流体的量。
图18提供了根据示例性公开的实施方案的盒1800的透视图。如图18中所示,盒1800可包括刚性框架或刚性部分1810。刚性部分1810可以制造成(例如通过模制或任何其它合适的技术)包括与盒1800的流体处理部件相关的各种结构。例如,在一些实施方案中,刚性部分1810可以包括一个或更多个入口1820,该一个或更多个入口1820各自可以构造成接收、支撑和/或对齐容纳一定量样品流体的流体采样器,例如毛细管。刚性部分1810还可以包括一个或更多个凹部1840(或其它特征,如壁结构等),该一个或更多个凹部1840各自可与组装的盒1800的流体储器相关联。可以将各种流动路径制造到刚性部分1810中或制造到刚性部分1810上,以在盒1800内建立流体流动路径。例如,如图18中所示,流动路径1830可以将入口1820连接到凹部1840,凹部1840可以用作与盒1800相关联的流体制备储器(或试剂储存部分)的基部。刚性部分还可包括各种流体入口,如流体入口1850,流体入口可以构造成在制造盒1800期间或在这样的制造已经完成后能够实现盒1800的流体储器的填充。
如上面关于图15所描述的,盒1800可以制造为两层式结构,该两层式结构包括设置在刚性部分1810上的片材层1835。在一些实施方案中,片材层1835可以包括柔性材料(例如,聚合物或任何其它合适的弹性材料),并且可以例如以上面关于图15中所示的结构讨论的方式结合到刚性部分1810。一旦结合在适当位置中,帽1841可以存在于凹部1840上,以提供盒1800的流体制备储器。在一些实施方案中,帽1841的至少一部分可以是柔性的,并且因此响应于挤压而变形(即,“可挤压的”)。类似地,帽1861可存在于凹部1860上方以形成与图17的缓冲室1710类似的缓冲室。帽1841、1861可以构造成相对于片材层1835的表面向上突出。可选地,帽1841、1861可以构造为片材层1835的平的部分,在片材层1835的表面上方大体上没有突起。即片材层1835可构成大体上平坦的片材,其形成为不具有凸起的部分。
盒1800还可包括对接端口1860或构造成对齐、接收和/或保留可以在其中进行样品流体分析的分析室1870的其它结构。盒1800,与图17的盒1700一样,可包括一个或更多个密封件(例如,易碎密封件),该一个或更多个密封件设置在包括在盒1800中的流动路径中的任一个中。
图19A和图19B提供了根据示例性公开的实施方案的盒1900的透视图。图19A示出了盒1900的组装图,并且图19B示出了盒1900的分解图。盒1900可以包括制备部分1901以及分析部分1902。如图19B中所示,盒1900可包括刚性框架或刚性部分1910。刚性部分1910可以制造(例如通过模制或任何其它合适的技术)成两部分式结构。如所示,刚性框架1910可包括顶部部分1910,顶部部分1910构造成与底部部分1912配合并附接到底部部分1912。
在一些实施方案中,刚性部分1910可以包括一个或更多个入口1920,该一个或更多个入口1920各自可以构造成接收、支撑和/或对齐流体采样器,例如容纳一定量样品流体的毛细管。可以将各种流动路径制造到刚性部分1910中或制造到刚性部分1910上,以在盒1900内建立流体流动路径。例如,上面关于图18的盒所描述的流动路径中的任一个或全部也可以包括在图19B的两部分式刚性框架1910中。
盒1900可以不仅制造成具有如图19B中所示的两部分式刚性框架1910而且还制造成具有材料的两个或更多个柔性片材。例如,盒1900可以包括第一片材1970和第二片材1980。在一些实施方案中,片材层1970和片材层1980可以包括柔性材料(例如聚合物或任何其它合适的弹性材料),并且可以在制造盒1900期间结合在一起。可以使用用于将柔性材料结合在一起的任何合适的技术。在一些实施方案中,层1970和层1980的不同区域可用不同的结合强度结合在一起。这样的构造对于例如永久或半永久地将某些区域结合在一起以及更暂时地将其它区域结合在一起可能是有用的。例如,在一些区域中,可通过在层1970和层1980之间形成暂时结合部来形成易碎密封件,该暂时结合部可以剥离开以打开密封件。
多种机构可以用于将层1970和层1980结合在一起。例如,可以使用粘合剂。在需要永久或半永久结合部的一些区域,如区域1984中,合适的粘合剂可用于在那些区域中将层1970和层1980永久或半永久地结合在一起。同样,其它粘合剂例如仅提供暂时的、可剥离的结合部的那些可以用于其它区域,例如可能需要暂时结合部以便产生易碎密封件的区域1985。
这种结合还可以通过焊接实现。例如,在一些实施方案中,电极可用于在层1970和层1980之间产生点焊。在这种实施方案中,两个层之间的结合强度可取决于在特定区域中的点焊的密度和/或形状。因此,与可以使用较低密度的点焊以提供暂时的、可剥离的结合部的区域,如区域1985相比,可能需要高结合强度的区域,如区域1984可以使用较高密度的点焊。
层1970和层1980也可以经由其它机构结合在一起。例如,每个层1970和层1980可以包括两个子薄膜,诸如与具有较高的熔点或结合温度的第二子薄膜相比具有较低熔点或结合温度的第一子薄膜。可以形成层1970和层1980,使得在结合期间,它们被定向成使得来自层1970的第一子薄膜与层1980的第一子薄膜形成界面,而层1970和层1980中的每一个的第二子薄膜不相互接触。为了在特定的区域,如区域1985中在易碎密封件位置处形成暂时的、可剥离的结合部,可施加低温(例如在约100℃至约130℃的范围),使得第一子薄膜结合在一起。随后可通过所结合的第一子薄膜的分离或通过撕裂由所结合的第一子薄膜形成的结构剥离在这个区域中结合的结构。为了例如在区域1984中产生永久性或半永久性的结合部,可施加较高的温度(例如在约140℃至约180℃的范围)。这样的温度会引起第一子薄膜熔化和/或从待结合的区域流走,从而使层1970和层1980的第二子薄膜能够接触并形成永久性或半永久性的结合部。这样的结合技术,包括粘合剂、点焊和/或多层的温度依赖性结合结构,还可以结合图15、图18的结构或本文所描述的任何其它盒来使用。
层1970和层1980可预制成或形成为包括各种结构,该各种结构当层1970和层1980结合在一起时,用于提供流动路径、储器、密封件等。例如,层1970和层1980一旦结合在一起,可形成储器1940。这些储器可以是柔性的,并且因此,响应于挤压是可变形的(即“可挤压的”)。类似地,层1970和层1980一起可以形成例如在储器、室等之间的流动路径中的易碎密封件。这种易碎密封件可包括如图19B中所示的区域1985中的密封件。结合的层1970和层1980可以形成其它结构,例如缓冲室1960。
图20提供了样品架2001和一次性流体分析盒2003的示意性分解图。盒2003可以包括制备单元2005和附接到制备单元的流体分析芯片2007。
制备单元2005可以包括任何合适的结构,该任何合适的结构用于接收待分析的流体,使所接收的流体准备好用于分析,并将制备的流体提供给流体分析芯片2007。例如,在一些实施方案中,制备单元2005可以具有两部分式构造,包括例如刚性基部部分2009和柔性薄膜2015。刚性基部部分2009和柔性薄膜2015可以分别类似于上面关于图15所描述的刚性框架1501和薄膜1530。
刚性基部部分2009可包括任何刚性或半刚性材料。例如,在一些实施方案中,刚性框架1501可以由PMMA、COP(环烯烃共聚物)、聚乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯等或它们的组合中的任一种制造。刚性基部部分2009还可以制造成包括与上面所描述的制备单元中的任一个相关联一个或更多个结构。例如,在一些实施方案中,刚性基部部分2009可以通过注射成型制成,并且可包括各种流动路径、通道、入口、出口和/或储器元件(例如形成在刚性框架的表面中的凹部,当用帽或覆盖层覆盖时,该凹部提供储器)。刚性基部部分2009可以作为大体上单片的基底被提供,例如,如图20中所示出的。在其它实施方案中,刚性基部部分2009可以包括多于一个的部件。在一些实施方案中,刚性基部部分2009可以包括形成在刚性基部部分2009的顶表面中的一个或更多个凹部,例如凹部2011、2012和2013。
制备单元2005可以通过将柔性薄膜2015与刚性基部部分2009连接而形成。薄膜2015可以由任何合适的材料形成。在一些实施方案中,薄膜2015可以由PVC、PET、聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯和含有铝和聚乙烯的层压板,或者它们的组合来形成。
在一些实施方案中,薄膜2015可以是柔性的,并且当附接到刚性基部部分2009时,可以在刚性基部部分2009的顶表面上延伸。薄膜2015可以包括材料的平坦的片材。然而,在其它实施方案中,薄膜2015可以包括在薄膜2015中形成凸起或凹陷区域的预制形状或结构。这些凸起或凹陷区域可以形成在薄膜2015的某些区域中,使得当薄膜2015连接到刚性基部部分2009时,凸起或凹陷区域与在刚性基部部分2009中形成的相应结构重叠或者以其它方式对应于该相应结构。例如,在一些实施方案中,薄膜2015的凸起部分(例如,帽)可以形成在与凹部2011、2012或2013中的任一个相重叠的位置中。当薄膜2015与刚性基部部分2009连接在一起时,这种重叠的帽和凹部可形成流体储器。类似地,在一些实施方案中,薄膜2015的凹陷部分可以形成在与凹部2011、2012或2013中的任何一个相重叠的位置中。图20提供了凸起的帽2017和2019的示意图,凸起的帽2017和2019分别与凹部2011和2012相重叠。还示出了薄膜2015的凹陷部分2021,凹陷部分2021与凹部2013重叠。在一些实施方案中,覆盖刚性基部部分2009的柔性薄膜2015可以预先形成为具有冗余区域以实现拉伸的几何形状,这可以有助于储器的体积的选择性增加和/或减小(如将参照图22进一步描述的)。
值得注意的是,当被薄膜2015覆盖时,储器可以由刚性基部部分2009中的单个凹部形成。例如,如图23中所示,储器2301可以由与凹部2013重叠的凹陷部分2021形成。然而,在其它实施方案中,储器可以形成为包括多于一个凹部。例如,在图20中所示的实施方案中,凹部2011经由形成在刚性基部部分2009的上表面中的槽连接到凹部2012。该槽建立凹部2011和凹部2012之间的流体连通,使得当薄膜2015连接到刚性基部部分2009时,单个流体储器2303(图23)由如被帽2017和帽2019覆盖的凹部2011和凹部2012形成。
制备单元2005还可以包括储器入口2101(图21),储器入口2101构造成将待分析的流体接收到储器中。图21提供了构造成接收样品架2001的刚性基部部分2009的一部分的示意性横截面图。图21还示出了组件2105,组件2105包括样品架2001,样品架2001插入到刚性基部部分2009中。
刚性基部部分2009可以包括用于接纳与样品架2001相关联的结构的一个或更多个结构。例如,在一些实施方案中,刚性基部部分2009可以包括储器入口2101。储器入口2101可以构造成具有适合于接纳、对齐和稳定与样品架2001相关联的毛细管2103的尺寸和形状。在一些实施方案中,样品架2001可以包括用于使样品架2001一旦被引入制备单元2005中,就被锁定在适当位置中的一个或更多个结构。例如,如图20中所示,样品架2001可以包括挠曲耳片(deflection tab)2020。当样品架2001被引入制备单元2005中时,挠曲耳片2020可以导致制备单元2005上的锁定耳片(未示出)的挠曲。样品架2001继续移动到制备单元2005中可以将锁定耳片从其挠曲的位置释放,从而允许锁定耳片卡扣到行进的挠曲耳片2020后面的位置。挠曲耳片和锁定耳片可以成形为使得挠曲耳片2020可以仅在一个方向上通过锁定耳片。因此,一旦样品架2001完全引入到制备单元2005中,锁定耳片和挠曲耳片2020之间的干涉可以防止样品架2001从制备单元移除。
在一些实施方案中,毛细管2103可包括一定量待分析的流体。可以使用上面所描述的柱塞技术将该待分析的流体引入制备单元2005,例如,迫使待分析的流体穿过储器入口2101并进入储器2303。
在一些实施方案中,与制备单元2005(例如,储器2303)相关联的储器可以预装载有样品流体制备材料。例如,储器2303可以装载有高分子量聚合物的水溶液,包括上面所讨论的高分子量聚合物的类型中的任一种。
储器入口2101可以包括密封件2107,密封件2107可以类似于上面关于图16A和16B讨论的密封件1518和密封件1519。例如,密封件2107可以是设计成在与样品架2001的毛细管2103相互作用时破裂的易碎密封件,并且可以包括关于图16A和16B描述的结构中的任一种。在一些实施方案中,密封件2107可以包括以下部件,该部件用于在将样品架2001引入到储器入口2101之前和在将样品架2001引入到储器入口2101之后,防止预装载到制备单元的储器中的材料(例如,预装载到储器2303中的高分子量聚合物液体)流动穿过储器入口2101。例如,在一些实施方案中,密封件2107可以包括类似于盖子1620的盖子2111和/或类似于O形环1650的O形环2109。当毛细管2103插入密封件2107中时,毛细管2103可能在穿过盖子2111使密封件2107破坏之前遇到O形环2109。以这种方式,O形环2109可以防止来自毛细管2103或储器2303的流体从制备单元2005泄漏出来。
密封件2107可以形成为设置在储器入口2101中的可破坏的塞子。这种可破坏的塞子可以被结合、焊接、粘合或包覆模制到刚性基部部分2009。然而,在一些实施方案中,可破坏的塞子可以形成为基部部分本身的一部分。在接纳塞子之前,储器入口可以用作液体的填充端口。在其它实施方案中,可以提供附加端口。
转到图27,制备单元2005可以包括第一流动路径,该第一流动路径包括至少一个流体导管2730。该流体导管2730例如可以由柔性薄膜2015在形成在刚性基部部分2009的顶表面中的一个或更多个槽2030(图20)之上延伸而形成。在一些实施方案中,该第一流体流动路径可以构造成将包括至少待分析的流体的样品流体从制备单元上的储器运送到制备单元流体出口2703,使得样品流体能够离开制备单元2005并进入,例如,流体分析芯片2007。应当注意,样品流体可以仅包括从毛细管2103引入到制备单元2005中的待分析的流体。然而,在一些实施方案中,由第一流体流动路径运送的样品流体可以包括悬浮液,悬浮液包括与包含在与制备单元2005相关联的储器中的一种或更多种流体混合在一起的待分析的流体(从毛细管2103引入)。例如,样品流体可以包括与预装载到储器2303中的高分子量聚合物溶液混合在一起的待分析的流体的悬浮液。
第一流动路径可以包括除流体导管2730外的结构。例如,第一流体流动路径可以包括缓冲室2301,该缓冲腔室2301例如由刚性基部2009中的凹部2013以及薄膜2015中的凹陷部分2021(图20)形成。流体流动路径还可以包括一个或更多个密封件,例如易碎密封件2701。易碎密封件2701可以类似于上面所讨论的易碎密封件中的任何一个(例如,通过在层1970和层1980之间形成暂时结合部而所形成的那些密封件,如图19中所示)。
制备单元2005还可以包括废物腔室2740,废物腔室2740用于在样品流体通过流体分析芯片2007之后积聚样品流体。例如,从流体分析芯片2007返回到制备单元2005的样品流体可以经由制备单元流体入口2744重新进入制备单元2005。从入口2744,样品流体可以经由第二流动路径流动到废物腔室2740,第二流动路径包括至少一个流体导管2742。流体导管2742可以形成在柔性薄膜2015在一个或更多个槽上延伸的位置,该一个或更多个槽形成在刚性基部部分2009的顶表面中。流体导管2742可以将经由入口2744进入制备单元2005中的样品流体运送到废物腔室2740。穿过流体导管2730、流体分析芯片2007和流体导管2742的流体流动可以通过在废物腔室2740处抽取真空来实现,如上面所讨论。
回到图22,提供了制备单元2005的一部分的示意性横截面图。还示出了柱塞2301,柱塞2301可以与可以自动接纳盒2003、与制备单元2005的一个或更多个部分相互作用并且对流过流体分析芯片2007的样品流体进行光学分析的读取器系统(未示出)相关联。读取器系统和制备单元2005之间的相互作用可以例如使用柱塞2301而发生。在一些实施方案中,可以使柱塞2301在储器2303的第一部分2303A的区域中选择性地向下按压在柔性薄膜2015上。这导致待分析的任何流体连同预装载到第一部分2303A中的任何流体(例如,如上面所讨论的高分子量聚合物)一起转移到储器2303的第二部分2303B。这样做,待分析的流体(例如,血液或任何其它关注的流体)可以与预装载的流体混合在一起。接下来,可以使另一柱塞(未示出)在第二部分2303B的区域中同时或者在柱塞2301在第一部分2303A上从薄膜2015释放之后选择性地向下按压在柔性薄膜2015上。在第二部分2303B之上按压在薄膜2015上将使包括待分析的流体和存在的任何预装载的流体的在第二部分中的流体转移到第一部分2303A。这样做,待分析的流体进一步与预装载的流体混合。由于在第一部分2303A和第二部分2303B之上对薄膜2015进行一个或更多个按压循环,可以形成悬浮液,悬浮液包括与预装载的流体(例如,高分子量聚合物或任何需要的试剂)混合在一起的待分析的流体。
如上所指出的,在一些实施方案中,薄膜2015可以延伸跨过基部部分2009中的凹部,而没有任何凸起或凹陷部分预成形到薄膜2015中。然而,在其它实施方案中,可以在薄膜2015中预先形成凸起部分2017、2019和/或凹陷部分,例如凹陷部分2021,以有利于所需要的操作。例如,在图22所示的过程中,通过在第一部分2303A上对薄膜2015进行挤压而引起的至第二部分2303B的流体转移可能需要薄膜2015在第二部分2303上的区域中拉伸,以接纳最初存在于第一部分2303A中的另外流体。然而,拉伸薄膜2015可能导致不期望的结果(例如,压力增大超过设计成保留储器2303中的流体的一个或更多个易碎密封件的剥离强度)。为了避免这种影响,薄膜2015可以预形成(例如,通过热成型)有凸起部分2017和凸起部分2019以在薄膜2015中提供冗余区域。这些预成形部分然后可以使流体在储器的部分之间能够来回转移,而不需要拉伸薄膜。
如上所指出的,制备单元2005可以通过将薄膜2015连接到刚性基部2009来形成。这种连接可以例如通过上面所讨论的任何连接或焊接技术来实现,以提供例如图15中所示出的结构。图23提供了一次性盒的一个实施方案的示意性俯视图,该一次性盒通过将薄膜2015图案化热焊接至刚性基部部分2009而形成。已经被焊接的区域用圆点图案或交叉影线图案示出。在图23的实施方案中,圆点图案的区域代表暂时的、易碎密封件,且交叉影线所示的区域代表永久密封件。
在一些实施方案中,刚性基部2009和薄膜2015中的一个或更多个由当暴露到热量时可以结合在一起的材料形成。在构建制备单元2005的两部分式结构(图20)期间,可施加不同程度的热量以实现所需要的结果。例如,在施加高温(例如,140℃-180℃)的情况下,可能导致薄膜2015永久地焊接到刚性基部2009(图23的交叉阴影线图案)的材料上。在其中施加很少或不施加热量的其它区域中,薄膜2015可以保持未粘合到下面的刚性框架。并且,在热量以低于材料的焊接阈值(例如,100℃-130℃)的水平而提供的区域中,薄膜2015的材料可与刚性基部2009的材料结合在一起,但是这种结合可能是非永久的(图23的圆点图案)。也就是说,在这些区域,所结合材料随后可以彼此拉开。
在一些实施方案中,可以实现上面所描述的选择性结合,例如使用具有多层结构的薄膜2015。多层结构的第一子薄膜(如首先接触刚性基部2009的最下层)可包括与刚性基部2009的材料形成相对较弱的结合部的材料。因此,其中第一子薄膜已经结合到刚性基部2009的区域上的随后的力可以导致子薄膜的分离(例如,剥离),并且因此导致整个薄膜2015远离刚性基部2009。
在一些实施方案中,薄膜2015的多层结构可以包括设置在第一子薄膜上方的第二子薄膜。通过施加较高的温度,第二子薄膜可以与刚性基部2009的材料一起形成更加永久的结合部。例如,在一些实施方案中,较高的温度可以引起第一子薄膜熔化,并从结合区流走,这可以使第二子薄膜能够直接结合至刚性框架材料(或永久地或半永久地)。
这种类型的结合可以有利于构建与制备单元2005相关联的部件。例如,在如区域2310的区域中,可以施加高温以永久地将薄膜2015的材料焊接到刚性基部2009。在与储器2301、2303等以及流体导管2730相关联的区域中,可避免热量施加,使得薄膜2015在这些区域中保持脱离刚性基部2015。在与密封件(例如,易碎密封件2701)相关联的区域中,可使用亚焊接加热水平,使得薄膜2015附加到或暂时结合到刚性基部2009。这些密封件可称为“剥离密封件”,因为例如通过储器2303内的、挤压在密封件1507上的流体施加到密封件上的压力,可导致薄膜2015远离刚性基部2009剥离。在这种情况下,流体可被允许流动穿过密封件。尽管这些剥离密封件可以是易碎的,但是可通过例如将压力施加到密封件的区域中的薄膜2015以便在密封件处关闭流体通路而使通过破裂的密封件的流体流动停止。薄膜2015的剥离层可以设计成在特定应力水平下屈曲或撕裂,该特定应力水平受薄膜2015的聚合物组分和易碎密封件的几何形状影响。
除了用于产生易碎密封件和/或与刚性基部2009一起的结合部的层外,薄膜2015还可以包括其它层。例如,薄膜2015可以包括一个或更多个层,该一个或更多个层用作气体和/或水分渗透的屏障。水蒸汽屏障的示例包括含有铝、氧化铝或PCTFE的薄膜。许多这些材料虽然柔软,但可呈现低拉伸性。因此,在薄膜2015中使用预先形成的凸起或凹陷结构可以促进流体运动,而不依赖于对拉伸薄膜2015的需要。
图24提供了根据目前公开的实施方案的引入到盒2003中的样品架2001的示意图,盒2003包括制备单元2005和流体分析芯片2007。薄膜2015的凸起部分2017和2019是可见的,凸起部分2017和2019用于形成储器2303。薄膜2015的凹陷部分2021也是可见的,凹陷部分2021用于形成缓冲腔室2301。在图24中所示的实施方案中,流体分析芯片2007附接(例如,结合)到制备单元2005的下侧。
图25A和图25B提供了根据目前公开的实施方案的流体分析芯片2007的示意图。图25A提供了示出芯片2007的部件的分解图。虽然芯片2007中可以包括任何数量的层,但是在一些实施方案中,芯片2007可以包括四个层。例如,芯片2007可以包括基部层2501、间隔层2503、覆盖层2505和界面层2507。
基部层2501可以由任何合适的材料制成。例如,在一些实施方案中,基部层2501可以由光学聚合物形成。合适的聚合物材料可以包括,例如PMMA聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA);丙烯酸类、环烯烃共聚物(COC,Topas)、环烯烃聚合物(COP,Zeonor)、聚碳酸酯、聚苯乙烯或具有合适透明度和光学性质的任何其它聚合物材料。这样的聚合物在本文中可以称为光学聚合物,并且对某些波长的光(例如可见光)可以是透明的,或至少半透明的。在一些情况下,还可以使用非聚合物材料。
间隔层2503可以设置在基部层2501上。间隔层2503可以包括形成在其中的微通道2504。微通道2504构造成引导流体分析芯片2007内的样品流体的流动。例如,在一些实施方案中,样品流体可以在微通道2504内从邻近第一端部2510的位置流动到邻近第二端部2512的位置。
形成在间隔层2503中的微通道2504可以构造成具有适合于促进存在于被迫使流过微通道的样品流体中的颗粒的粘弹性聚焦的任何尺寸和/或形状。例如,在一些实施方案中,微通道2504可以包括比微通道的深度大至少五倍的宽度。在一些实施方案中,微通道具有至少一个横截面尺寸(例如高度或宽度),该至少一个横截面尺寸在5微米和100微米之间。在一些实施方案中,微通道具有0.5m和2.0mm的宽度,至少10mm的长度以及10微米和100微米之间的深度。在其它实施方案中,微通道可以具有在0.75mm和1.25mm之间的宽度,至少20mm的长度以及20微米和50微米之间的深度。在一个具体示例中,微通道可以包括约25mm的长度,约1mm的宽度,以及约27微米的深度。基部层2501可以形成微通道2504的底部,并且微通道的深度可以由间隔层2503的厚度界定。
间隔层2503可以包括任何合适的材料。在一些实施方案中,间隔层2503可以包括压敏粘合剂。
覆盖层2505可以设置在间隔层2503之上并且可以在微通道2504上形成盖子。覆盖层2505可以由任何合适的材料制成。例如,在一些实施方案中,覆盖层2505可以由光学聚合物形成。合适的聚合物材料可以包括,例如PMMA聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA);丙烯酸类、环烯烃共聚物(COC,Topas)、环烯烃聚合物(COP,Zeonor)、聚碳酸酯、聚苯乙烯或具有合适透明度和光学性质的任何其它聚合物材料。在一些情况下,还可以使用非聚合物材料。
覆盖层2505可以包括覆盖层入口2520和覆盖层出口2522,覆盖层入口2520和覆盖层出口2522用于在制备单元2005和包括在间隔层中的微通道2504之间建立流体连通。例如,覆盖层入口2520可以构造成接收来自制备单元流体出口2703(图27)的样品流体,并将样品流体提供到邻近微通道2504的第一端部2510的位置。类似地,流过微通道2504的样品流体可以从邻近微通道2504的第二端部2512的位置离开微通道,并且行进穿过覆盖层出口2522并进入制备单元2005的制备单元流体入口2744。从该处,如上所指出的,样品流体可以经由流体导管2742行进到废物腔室2740。覆盖层入口2505和覆盖层出口都可以被配置为延伸穿过覆盖层2505的通孔。覆盖层入口2520和覆盖层出口2522可以具有任何合适的尺寸。在一些实施方案中,覆盖层入口2520和覆盖层出口2522可具有约1mm的直径。
界面层2507可以设置在覆盖层2505上。界面层2507可以由任何合适的材料形成。在一些实施方案中,界面层2507可以由压敏粘合剂形成,例如
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300LSE转移带或ARcare92712。界面层2507还可以将流体分析芯片2007附接(例如,结合)到制备单元2005。
界面层2507还可以包括开口2524和2526,开口2524和2526分别定位在界面层2507上,在与覆盖层入口2520和覆盖层出口2522对齐的位置处。因此,从制备单元2005的制备流体出口2703经过的样品流体可以穿过界面层2507中的开口2524行进到覆盖层入口2520。类似地,从微通道2504流入到覆盖层出口2522并继续到达制备单元2005的制备单元流体入口2744的样品流体可以通过界面层2507中的开口2526。开口2524和开口2526可以具有任何合适的尺寸。在一些实施方案中,开口2524和开口2526可以具有约1mm的直径。
任选地,界面层2507可以包括与覆盖层2505、间隔层2503和基部层2501中的每一个中的对应开口对齐的开口2530和开口2532。这些开口可以,例如用作对齐孔或参考物,便于组装流体分析芯片2007的构成部分,和/或便于将所组装的流体分析芯片2007附接到制备单元2005(例如,通过使用对齐销等)。
界面层2507还可以构造成具有任何合适的形状,并且不需要具有类似于流体分析芯片2007的其它层的形状。例如,界面层2507可以具有旗帜形状,如图25A中所示。当在覆盖层2505之上组装时,界面层2507可以与覆盖层2505的顶表面的第一部分2550重叠。然而,界面层2507可以不延伸覆盖层2505的顶表面的全部。例如,覆盖层2505的顶表面的第二部分2555可以不被界面层2507覆盖。因此,微通道2504的至少一部分可以在覆盖层的顶表面的不与界面层重叠的第二部分之下延伸。微通道的未被界面层2507覆盖的这一部分可以是读取器单元从其中分析微通道中流动的样品流体的部分(例如,通过计数粘弹性地聚焦到垂直于读取器中的相机的光轴的单个平面中的颗粒,该相机用于捕获通过粒子的图像)。
图25B示出了流体分析芯片2007的已组装的变体。如图25A和图25B中所示,流体分析芯片2007可以包括夹层结构,其中基部层直接接触间隔层,间隔层直接接触覆盖层,并且覆盖层直接接触界面层。然而,在其它实施方案中,一个或更多个中间层可以设置在界面层和覆盖层之间,设置在覆盖层和间隔层之间和/或设置在间隔层和基部层之间。
可以使用任何合适的制造技术来制造流体分析芯片2007。在一些实施方案中,可以手动组装芯片。在其它实施方案中,可以使用自动层压工艺来制造芯片。例如,可以将在基部层2501、间隔层2503、覆盖层2505和界面层2507中的每一个中使用的材料带供应到自动图案化和层压机器(automated patterning and laminating machine)。在一些实施方案中,该机器可以包括基于网状物的直列式模具/激光切割和层压机(web-based inlinedie/laser cutting and laminating machine)。可以使用提供例如界面层的形状、覆盖层的入口和出口、间隔层的微通道,以及任选的对齐孔的图案来形成每个层。然后,自动化机器可以将已图案化的层对齐并结合在一起。机器的输出可以包括层压的流体分析芯片2007的流,层压的流体分析芯片2007中的每一个可以(通过手动或通过机器自动地)结合到制备单元2005以形成一次性盒2003。
图26A和图26B提供了根据另一公开的实施方案的流体分析芯片2601的示意图。图26A提供芯片2601的分解图,并且图26B提供了芯片2601的组装图。图26A和图26B的实施方案类似于图25A和25B的实施方案,除了图25A/25B的实施方案的间隔层和基部层已经被单个的模制基底2603代替外。
基底2603可以例如通过注射成型工艺来模制,并且可以包括模制在其中的微通道2604。微通道2604可以具有与上面所描述的微通道2504相似的特性。基底2603可以由任何合适的材料制成。例如,在一些实施方案中,基底2603可以由光学聚合物(例如,光学聚合物薄膜)形成。合适的聚合物材料可以包括例如PMMA聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA);丙烯酸类、环烯烃共聚物(COC,Topas)、环烯烃聚合物(COP,Zeonor)、聚碳酸酯、聚苯乙烯或具有合适透明度和光学性质的任何其它聚合物材料。
覆盖层2605可以设置在基底2603上。覆盖层2605可以在微通道2604上方形成盖子。覆盖层2605可以由任何合适的材料制成。例如,在一些实施方案中,覆盖层2605可以由光学聚合物形成。合适的聚合物材料可以包括例如PMMA聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA);丙烯酸类、环烯烃共聚物(COC,Topas)、环烯烃聚合物(COP,Zeonor)、聚碳酸酯、聚苯乙烯或具有合适透明度和光学性质的任何其它聚合物材料。
覆盖层2605可以包括孔2614和孔2616,孔2614和孔2616与微通道2604例如分别在微通道2604的端部2610和端部2612处对齐。这些孔可以使得样品流体能够以上面关于图25A和图25B的实施方案所描述的方式从制备单元2005流动并流动到制备单元2005中。
覆盖层2605可以通过任何合适的技术连接到基底2603。在一些实施方案中,可以使用热结合以将覆盖层2605连接到基底2603。类似于界面层2507的界面层(未示出)可用于将流体分析芯片2601附接到制备单元2005。
图27提供了根据目前公开的实施方案的盒2003的示意性俯视图,盒2003包括制备单元2005和流体分析芯片2007。在一个操作路径中,待分析的流体可以在插入制备单元2005之后由样品架2001提供。待分析的流体可以提供到储器2303,在储器2303中流体可以与预装载的流体例如高分子量聚合物的水溶液混合以形成样品流体,样品流体包括悬浮液,悬浮液包括与预装载的流体混合的待分析的流体。一旦混合,可以向覆盖储器2303的薄膜施加足够的压力以使易碎密封件2701裂开。当易碎密封件2701打开时,样品流体可以流入缓冲室2301,并然后流入流体导管2730。样品流体沿着流体导管2730行进,并在制备单元流体出口2703处离开制备单元2005。然后样品流体行进穿过流体分析芯片2007,并在制备单元流体入口2744处重新进入制备单元2005。样品流体然后行进穿过流体导管2742并进入废物腔室2740。
图28提供了根据目前公开的实施方案的盒2003的示意性分解图,盒2003包括制备单元2005和流体分析芯片2007。特别地,图28示出了制备单元2005的下侧,并且示出了在组装时流体分析芯片2007在何位置结合在制备单元上。图28还示出了制备单元流体出口2703,其中来自流体导管2730的样品流体离开制备腔室2005并进入流体分析芯片2007。图28还示出了制备单元流体入口2744,其中离开流体分析芯片2007的流体重新进入制备单元2005。
图29提供了根据目前公开的实施方案的流体分析芯片2007和制备单元2005的一部分的示意性横截面图。图29还表示从制备单元2005以及穿过流体分析芯片2007的流体流动方向。特别地,如图29中所示,样品流体流过制备单元2005的流体导管2730并穿过制备单元流体出口2703向下进入到流体分析芯片2007中。样品流体然后流过界面层2507、覆盖层2505,并进入形成在间隔层2503中的微通道2504。
如上所指出的,读取器可以分析沿着微通道2504在样品流体中流动的颗粒(例如,细胞)。在一些实施方案中,样品流体包含细胞,细胞基于样品流体的粘弹性特性(由高分子量聚合物提供)与微通道的几何形状而变得集中在微通道中的流动的中心处。该集中有利于流动的颗粒或细胞的光学检测。在这种情况下,对颗粒或细胞进行计数和分化,并计算其在待分析的原始流体中的浓度。为了能够推导出浓度,必须根据以下表达式来考虑微通道的深度:
C=N/(A*h)*R
其中
C-待分析的原始流体中的细胞的浓度
N-在读取器相机的视场中计数的细胞数
A-视场的面积
h-微通道的高度/深度
R-液体试剂中的待分析的流体的稀释比
根据该表达式,微通道2504的高度(h)的变化可以直接影响浓度准确度。虽然流体分析芯片2007的层压结构可以有利于制造,这是因为设计简单且容易批量生产(并且因此比其它设计更便宜),但在一些情况下,层厚度的公差可能大于与某些模制件相关的公差。因此,可能需要用于考虑间隔层2503的厚度变化以及因此微通道2504的深度变化的策略。例如,在一些实施方案中,可以获得并使用具有小公差(例如,与用模制部件可以实现的公差相类似的公差或低于与用模制部件可以实现的公差的公差)的材料。在这样的实施方案中,可能不需要进一步考虑间隔层中的厚度变化。
在其它实施方案中,可以使用微珠作为校准工具来解决间隔层厚度的变化。例如,微珠可以以已知浓度提供到被预装载到制备单元2005上的液体试剂中的一种或更多种中。在微通道2504中的样品流体的测量/分析期间,可以对珠进行计数,并且可以根据表达式:h=n/(C*A)计算间隔层2503的厚度h,其中n是所测量的每面积的珠的数量,A是测量到的面积,C是已知的珠浓度。
在其它实施方案中,对于每个流体分析芯片2007,间隔层的厚度可以直接被测量。例如,在芯片2007的制造期间,可以使用,例如光干涉法来确定测量区域处的间隔层的厚度/微通道的深度。厚度/深度值可以编码成条形码并打印在标签上,以供读者读取并用于查找待分析的流体中的颗粒或细胞的浓度。
所描述的实施方案可以提供某些优点。例如,制备单元的设计可以通过减少所需部件的数量和减少制造步骤来简化制造复杂性。流体分析芯片的设计还可以使得能够使用较低成本的材料和简单的制造工艺。代替使用管或其它流体连通元件,制备单元中的通道可以雕刻在刚性基部2009中,并且可以由薄膜2015密封,薄膜2015可以在单个工艺中焊接到基部上。与其它设计对比,在储器由两个邻接在一起的柔性薄膜制成,使得储器形成在其间的情况下,制备单元2005的刚性基部/柔性薄膜设计可以提供实现良好限定的填充端口的优点。填充喷嘴可以与填充端口对齐,并且可以允许排出空气,因为空气被流体代替。可以使用塞子、贴纸或其它方法实现端口的密封。此外,具有由模制的刚性部件界定的大部分腔室的体积可以增加最终试剂体积的准确度并且还可以减少储器中所捕获的空气的量。
回到图27,将描述使用一次性盒2003的方法。在一些实施方案中,盒2003可以在全血细胞计数(CBC)中使用,在全血细胞计数中,血细胞被分化和计数并且血红蛋白含量被测量。CBC检验是执行的最常见的检验之一,并且在可允许使用盒2003的护理点处执行CBC检验具有很大的价值。
在盒2003中,储器2303可以用于储存适合于RBC,血小板和白细胞计数的液体试剂,而另外两个较小的腔室2750和2752可以容纳用于裂解RBC和染色白细胞,使得实现它们的分化的试剂。一些试剂可以包括高分子量聚合物以促进细胞的粘弹性聚焦。因此,储器2303和单独地腔室2750和2752表示制备单元2005内的两个不同的制备路径。在将盒插入读取器单元期间,血液将从样品架2001的毛细管自动地注入到储器2303和/或腔室2750中。这通过柱塞(图14B,1406)实现,该柱塞将塞子推动到毛细管的末端,从而将血液排入到相应的储器或腔室中。在插入期间,在使相应的储器入口处的密封件破坏之前,样品架2001的毛细管滑动穿过围绕毛细管密封的O形环。
在细胞流动穿过微通道期间,液体试剂具有粘弹性性质以促进粘弹性聚焦。将血液与相应的储器或腔室中的试剂混合,并且一旦待分析的流体和预装载的试剂的悬浮液已经混合,就向储器/腔室施加压力,以便打开相应的易碎密封件并且使来自制备路径中的任一个的样品流体能够从储器/腔室中转移出来。在一个制备路径中,样品流体流过破坏的密封件,流入流体导管并进入缓冲腔室2301。该缓冲腔室对于盒的操作可能是重要的,如在一些实施方案中,缓冲腔室可以使样品流体能够稳定和聚集,使得样品流体可以正确地流入到流体分析芯片中。覆盖缓冲腔室的薄膜2015可以形成有这样的几何形状,该几何形状使得在体积上能够膨胀和收缩,允许流体填充缓冲腔室并且还允许被排空。例如,一旦将真空施加到系统(例如,经由连接到废物腔室2040的端口2060(图20)),样品流体流过流体分析芯片2007并进入废物腔室。废物腔室可以包括出口,该出口包括自密封塞子,该自密封塞子能够吸出空气,但阻止流体离开腔室和污染读取器单元。覆盖废物腔室2040的薄膜2015可以是平坦的,以便避免塌陷,使得可以保持真空并且可以填充废物腔室。
应该进一步理解的是,本文描述的布置仅是为了示例的目的。就本申请中所描述的特定实施方案而言,本公开不是限制性的,特定实施方案意图作为各方面的说明。可以进行许多修改和变化,而不脱离本公开的精神和范围,这对本领域技术人员将是明显的。除本文所列举的那些方法和设备外,在本公开的范围内的功能上等同的方法和设备,根据前面的描述,对本领域技术人员将是明显的。这样的修改和变化将预期落入所附权利要求的范围之内。
尽管本文已经公开了各个方面和实施方案,但是其它方面和实施方案对本领域技术人员将是明显的。本文所公开的各个方面和实施方案是为了说明的目的,并不意图是限制性的,其中真正的范围,连同等效物的全部范围由下面的权利要求表明,这样的权利要求对等效物均赋予了权利。还应理解,本文所使用的术语仅是出于描述特定实施方案的目的,且不意图是限制性的。

Claims (42)

1.用于制备和分析含有细胞的样品流体的一次性流体分析盒,包括:
制备单元和附接到所述制备单元的流体分析芯片,所述流体分析芯片构造成从所述制备单元接收待分析的流体,其中所述制备单元包括:
刚性基部部分,其包括形成在所述刚性基部部分的顶表面中的至少一个凹部;
柔性薄膜,其固定到所述刚性基部部分并且在所述至少一个凹部上方延伸以形成储器;
储器入口,其构造成将待分析的流体接收到所述储器中;和
第一流动路径,其至少包括第一流体导管,所述第一流动路径的所述第一流体导管由所述柔性薄膜在形成在所述刚性基部部分的所述顶表面中的一个或更多个槽上方延伸而形成,并且其中所述第一流动路径构造成将至少包括待分析的流体的样品流体从所述储器运送到制备单元流体出口;
废物腔室;
第二流动路径,其至少包括第二流体导管,其中所述第二流动路径构造成将所述样品流体从制备单元流体入口运送到所述废物腔室;以及
端口,其连接到所述废物腔室,所述端口构造成能够施加真空以使所述样品流体朝向所述废物腔室流动并且收集在所述废物腔室中;
并且其中所述流体分析芯片包括:
芯片入口端口和芯片出口端口,所述芯片入口端口和所述芯片出口端口两者穿过所述流体分析芯片的顶表面被形成;其中所述芯片入口端口构造成从所述制备单元流体出口接收所述样品流体,并且其中所述芯片出口端口构造成经由所述制备单元流体入口将所述样品流体返回到所述制备单元;
基部层;
间隔层,所述间隔层设置在所述基部层上方并且包括形成在其中的微通道,所述微通道构造成引导所述流体分析芯片内的所述样品流体的流动;
覆盖层,其设置在所述间隔层上方,所述覆盖层包括覆盖层入口和覆盖层出口,所述覆盖层入口和所述覆盖层出口用于与包括在所述间隔层中的所述微通道建立流体连通;以及
界面层,其设置在所述流体分析芯片的所述覆盖层上方,所述界面层构造成将所述流体分析芯片附接到所述一次性流体分析盒的所述制备单元。
2.根据权利要求1所述的一次性流体分析盒,其中,所述微通道具有在0.5mm和2mm之间的宽度。
3.根据权利要求1所述的一次性流体分析盒,其中,所述微通道具有至少10mm的长度。
4.根据权利要求1所述的一次性流体分析盒,其中,所述微通道具有在10微米和100微米之间的深度。
5.根据权利要求1所述的一次性流体分析盒,其中,所述界面层由压敏粘合剂制成。
6.根据权利要求1所述的一次性流体分析盒,其中,所述界面层与所述覆盖层的顶表面的第一部分重叠,并且其中所述微通道的至少一部分在所述覆盖层的所述顶表面的未被所述界面层重叠的第二部分下方延伸。
7.根据权利要求1所述的一次性流体分析盒,还包括设置在所述第一流体导管中的易碎密封件。
8.根据权利要求1所述的一次性流体分析盒,其中,从所述制备单元的所述制备单元流体出口经过的样品流体穿过所述界面层中的开口行进到覆盖层入口,并且其中从所述微通道流入到覆盖层出口并继续到达所述制备单元的所述制备单元流体入口的样品流体通过所述界面层中的开口。
9.根据权利要求1所述的一次性流体分析盒,其中,所述流体分析芯片相对于所述制备单元定向,使得通过使所述样品流体沿着所述刚性基部部分的平面方向朝向所述制备单元流体出口流动将所述样品流体从所述制备单元提供到所述流体分析芯片,其中所述样品流体流动穿过所述刚性基部部分的厚度方向、穿过所述刚性基部部分的底表面、穿过所述界面层并且经由所述芯片入口端口穿过所述流体分析芯片的所述顶表面进入所述流体分析芯片。
10.根据权利要求1所述的一次性流体分析盒,其中,所述制备单元流体出口从所述刚性基部部分的顶表面延伸到所述刚性基部部分的底表面,并且其中所述制备单元流体出口的至少一个边界由固定到所述刚性基部部分的所述柔性薄膜提供。
11.根据权利要求1所述的一次性流体分析盒,其中,所述第二流体导管形成在所述柔性薄膜在形成在所述刚性基部部分的所述顶表面中的一个或更多个槽上方延伸的位置,并且所述制备单元流体入口从所述刚性基部部分的底表面延伸到所述刚性基部部分的顶表面以与所述第二流体导管连通,并且其中所述制备单元流体入口的至少一个边界由固定到所述刚性基部部分的所述柔性薄膜提供。
12.用于制备和分析含有细胞的样品流体的一次性流体分析盒,包括:
制备单元和附接到所述制备单元的流体分析芯片,其中所述制备单元包括:
刚性基部部分,其包括形成在所述刚性基部部分的顶表面中的至少一个凹部;
柔性薄膜,其固定到所述刚性基部部分并且在所述至少一个凹部上方延伸以形成储器;
储器入口,其构造成将待分析的流体接收到所述储器中;和
第一流动路径,其包括至少一个流体导管,所述第一流动路径的所述至少一个流体导管由所述柔性薄膜在形成在所述刚性基部部分的所述顶表面中的一个或更多个槽上方延伸而形成,并且其中所述第一流动路径构造成将至少包括待分析的流体的样品流体从所述储器运送到制备单元流体出口;
并且其中所述流体分析芯片包括:
模制基底,所述模制基底包括形成在其中的微通道,所述微通道构造成引导所述流体分析芯片内的所述样品流体的流动;
覆盖层,其设置在所述模制基底上方,所述覆盖层包括覆盖层入口和覆盖层出口,所述覆盖层入口和所述覆盖层出口用于与包括在所述模制基底中的所述微通道建立流体连通;和
界面层,其设置在所述覆盖层上方,所述界面层将所述流体分析芯片附接到所述制备单元;
其中所述覆盖层入口构造成接收来自所述制备单元流体出口的所述样品流体。
13.根据权利要求12所述的一次性流体分析盒,其中,所述覆盖层入口定位在所述覆盖层中,使得所述样品流体能够穿过所述界面层中的开口从所述制备单元流体出口传递到所述覆盖层入口。
14.根据权利要求12所述的一次性流体分析盒,其中,所述制备单元还包括制备单元流体入口,并且其中所述覆盖层出口定位在所述覆盖层中,使得所述样品流体能够穿过所述界面层中的开口从所述微通道传递到所述覆盖层出口并且继续传递到所述制备单元流体入口。
15.根据权利要求12所述的一次性流体分析盒,其中,所述第一流动路径还包括缓冲腔室。
16.根据权利要求12所述的一次性流体分析盒,其中,所述储器入口构造成接纳、对齐和稳定容纳待分析的流体的毛细管。
17.根据权利要求12所述的一次性流体分析盒,其中,所述储器预装载有高分子量聚合物,并且所述样品流体包括悬浮液,所述悬浮液包含与所述高分子量聚合物混合的待分析的流体。
18.根据权利要求17所述的一次性流体分析盒,其中,至少一个密封件与所述储器入口相关联,所述至少一个密封件构造成防止所述高分子量聚合物流动穿过所述储器入口。
19.根据权利要求12所述的一次性流体分析盒,其中,所述制备单元包括废物腔室和第二流动路径,所述第二流动路径包括至少一个流体导管,其中所述第二流动路径的所述至少一个流体导管由所述柔性薄膜在形成在所述刚性基部部分的所述顶表面中的一个或更多个槽上方延伸而形成,其中所述第二流动路径构造成将所述样品流体从所述制备单元流体入口运送到所述废物腔室。
20.根据权利要求12所述的一次性流体分析盒,其中,所述第一流动路径包括至少一个易碎密封件。
21.根据权利要求12所述的一次性流体分析盒,其中,所述微通道具有0.5mm和2.0mm之间的宽度、至少10mm的长度以及10微米和100微米之间的深度。
22.根据权利要求12所述的一次性流体分析盒,其中,所述覆盖层包括PMMA、COP、COC、丙烯酸类、聚碳酸酯或聚苯乙烯中的至少一种。
23.根据权利要求12所述的一次性流体分析盒,其中,所述界面层由压敏粘合剂制成。
24.根据权利要求12所述的一次性流体分析盒,其中,所述界面层与所述覆盖层的顶表面的第一部分重叠,并且其中所述微通道的至少一部分在所述覆盖层的所述顶表面的未被所述界面层重叠的第二部分下方延伸。
25.用于制备和分析含有细胞的样品流体的一次性流体分析盒,包括:
制备单元和附接到所述制备单元的流体分析芯片,其中所述制备单元包括:
刚性基部部分,其包括形成在所述刚性基部部分的顶表面中的至少一个凹部;
柔性薄膜,其固定到所述刚性基部部分并且在所述至少一个凹部上方延伸以形成储器;
储器入口,其构造成将由运载工具引入的待分析的流体接收到所述储器中,并且所述储器入口包括两个密封件,一个密封件(2111)防止预填充的流体从所述储器泄漏出,并且另一个密封件(2109)在被插入所述储器入口内之后围绕所述运载工具密封;
第一流动路径,其包括至少一个流体导管,所述第一流动路径的所述至少一个流体导管由所述柔性薄膜在形成在所述刚性基部部分的所述顶表面中的一个或更多个槽上方延伸而形成,并且其中所述第一流动路径包括至少一个易碎密封件,并且所述至少一个易碎密封件由在所述柔性薄膜和所述刚性基部部分之间的阻碍来自所述储器的流动的弱结合部产生;
所述至少一个易碎密封件被构造成当对所述储器的可挤压部分施加压力时打开,将所述柔性薄膜与所述刚性基部部分分开,从而允许将至少包括所述待分析的流体的样品流体从所述储器运送到下一个储器或所述流体分析芯片;
并且其中所述流体分析芯片包括:
基部层,其包括形成在其中的微通道,所述微通道构造成引导所述流体分析芯片内的所述样品流体的流动;
覆盖层,其设置在所述基部层上方,所述覆盖层包括覆盖层入口和覆盖层出口,所述覆盖层入口和所述覆盖层出口用于与包括在所述基部层中的所述微通道建立流体连通;和
界面层,其设置在所述覆盖层上方,所述界面层将所述流体分析芯片附接到所述制备单元;
其中所述覆盖层入口构造成接收来自制备单元流体出口的所述样品流体。
26.根据权利要求25所述的一次性流体分析盒,其中,所述覆盖层入口定位在所述覆盖层中,使得所述样品流体能够穿过所述界面层中的开口从所述制备单元流体出口传递到所述覆盖层入口。
27.根据权利要求25所述的一次性流体分析盒,其中,所述制备单元还包括制备单元流体入口,并且其中所述覆盖层出口定位在所述覆盖层中,使得所述样品流体能够穿过所述界面层中的开口从所述微通道传递到所述覆盖层出口并且继续传递到所述制备单元流体入口。
28.根据权利要求25所述的一次性流体分析盒,其中,所述第一流动路径还包括缓冲腔室。
29.根据权利要求25所述的一次性流体分析盒,其中,所述储器入口构造成接纳、对齐和稳定容纳待分析的流体的毛细管。
30.根据权利要求25所述的一次性流体分析盒,其中,所述储器预装载有高分子量聚合物,并且所述样品流体包括悬浮液,所述悬浮液包含与所述高分子量聚合物混合的待分析的流体。
31.根据权利要求30所述的一次性流体分析盒,其中,至少一个密封件与所述储器入口相关联,所述至少一个密封件构造成防止所述高分子量聚合物流动穿过所述储器入口。
32.根据权利要求27所述的一次性流体分析盒,其中,所述制备单元包括废物腔室和第二流动路径,所述第二流动路径包括至少一个流体导管,其中所述第二流动路径的所述至少一个流体导管由所述柔性薄膜在形成在所述刚性基部部分的所述顶表面中的一个或更多个槽上方延伸而形成,其中所述第二流动路径构造成将所述样品流体从所述制备单元流体入口运送到所述废物腔室。
33.根据权利要求25所述的一次性流体分析盒,其中,所述至少一个易碎密封件是可剥离的密封件。
34.根据权利要求25所述的一次性流体分析盒,其中,所述微通道具有0.5mm和2.0mm之间的宽度、至少10mm的长度以及10微米和100微米之间的深度。
35.根据权利要求25所述的一次性流体分析盒,其中,所述覆盖层包括PMMA、COP、COC、丙烯酸类、聚碳酸酯或聚苯乙烯中的至少一种。
36.根据权利要求25所述的一次性流体分析盒,其中,所述界面层由压敏粘合剂制成。
37.根据权利要求25所述的一次性流体分析盒,其中,所述界面层与所述覆盖层的顶表面的第一部分重叠,并且其中所述微通道的至少一部分在所述覆盖层的所述顶表面的未被所述界面层重叠的第二部分下方延伸。
38.根据权利要求25所述的一次性流体分析盒,其中,所述至少一个易碎密封件经由弱的焊接部形成在所述柔性薄膜和所述刚性基部部分之间。
39.根据权利要求38所述的一次性流体分析盒,其中,所述一次性流体分析盒包括试剂腔室,所述试剂腔室具有由两个密封件和刚性/薄膜易碎密封件制成的毛细管密封件。
40.根据权利要求38-39中的任一项所述的一次性流体分析盒,其中,所述一次性流体分析盒包括连接到废物容器(2740)的真空接口。
41.根据权利要求38-40中的任一项所述的一次性流体分析盒,其中,所述一次性流体分析盒包括覆盖所述制备单元的可挤压部分,所述可挤压部分被形成为使其在被挤压时允许变形。
42.根据权利要求38-41中的任一项所述的一次性流体分析盒,其中,所述一次性流体分析盒构造成允许使用同一芯片/分析腔室进行第一悬浮液/样品在所述储器中且然后第二样品在其它腔室中的流动和测量,这通过将所述储器连接到缓冲腔室且然后连接到所述制备单元的流体导管并且使两个制备单元连接在所述制备单元流体出口处使得所述第一悬浮液流入所述储器并且然后穿过所述制备单元流体出口流动到所述芯片并且稍后使第二制备单元爆裂开并且使悬浮液流动替换所述第一悬浮液来实现。
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