CN112996599B

CN112996599B - 诊断装置

Info

Publication number: CN112996599B
Application number: CN201980061435.8A
Authority: CN
Inventors: A·格罗乔夫斯基; A·迪菲奥雷; G·G·L·菲梅里; S·贝尔彻
Original assignee: Motherson Innovations Co Ltd
Current assignee: Motherson Innovations Co Ltd
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2022-10-04
Anticipated expiration: 2039-09-06
Also published as: EP3852924B1; WO2020058007A1; EP3852924A1; CN112996599A; US20210354138A1

Abstract

本发明涉及一种微流体装置(1)，微流体装置包括：第一流体源，其特别包括制备室(5)；至少一个包覆通道(31)；流体控制装置，其特别包括流体控制阀(57)，流体控制阀构造成将特定体积的流体从第一流体源传递到所述或每个包覆通道(31)。还涉及一种用于确定流体样品中目标分析物的存在的诊断装置(101)，其中以制备室(5，105)的形式提供第一流体源；以微通道的形式提供至少一个包覆通道(31，131)，其中所述或每个微通道包括优选由通道顶板(35)提供的流体入口(37，137)和流体出口(39)以及用于选择性捕获目标分析物的捕获表面；流体控制装置构造为将特定体积的流体从第一流体源传递到所述或每个微通道。

Description

诊断装置

技术领域

本公开涉及一种诊断装置。在特定形式中，本公开涉及一种用于确定流体样品中分析物的存在的诊断装置。

背景技术

微流体装置在许多应用领域中用于处理少量流体，例如生化测定、生化传感器、生命科学研究和化学反应。例如，一些生物医学测定法利用微流控技术和显微镜检查来确定流体样品中相关生物标记物(例如分子或细胞)的存在。

使用微流体装置通常需要将流体样品和/或其他流体引入微流体芯片的微特征中。通常使用用于存储流体并将流体引导到各种外部流体源和从各种外部流体源引出流体的通道、阀、泵和/或储器来实现此目的。在这些背景下处理流体可能很困难，尤其是在高通过量环境(例如病理实验室)中。

在某些情况下，在显微镜下分析液体样品之前，可能需要进行预处理，例如施加试剂来改善相关生物标记的可视化或检测，或者需要进行分离或浓缩过程，以便分离或增加流体样品中相关生物标志物的浓度。

需要这样的装置，该装置能够相对容易地处理和/或操纵用于微流体装置的流体。作为替代方案或附加方案，需要能够在微流体背景下将试剂相对简单地施加到流体样品的装置。作为替代方案或附加方案，需要克服与现有技术装置相关的一个或多个流体处理和/或操纵问题的微流体装置。作为替代方案或附加方案，需要改进的微流体装置。

发明内容

根据第一方面，提供了一种微流体装置，其包括第一流体源、至少一个通道以及构造为将特定体积的流体从第一流体源传递到所述或每个通道的流体控制装置。

在一种形式中，该装置还包括第二流体源，其中，流体控制装置还被构造为在第二流体源与所述或每个通道之间形成导管。

在一种形式中，流体控制装置包括流体控制阀。

在一种形式中，流体控制阀具有大体圆柱形的主体。

在一种形式中，控制阀被接收在装置中的大体圆柱形的阀孔内。

在一种形式中，控制阀还包括用于将旋转运动从机器传递到阀的机器接口。

在一种形式中，阀孔与第一流体源以及所述或每个通道流体连通。

在一种形式中，阀孔与第二流体源流体连通。

在一种形式中，该装置还包括与所述或每个通道流体连通的废料存储部。

在一种形式中，控制阀包括与形成在控制阀的大体圆柱形的主体中的所述或每个通道相对应的杯部，其中，当控制阀处于第一位置时，所述或每个杯部与第一流体源流体连通。

在一种形式中，当控制阀旋转到第二位置时，所述或每个杯部与所述或每个对应的微通道流体连通。

在一种形式中，当控制阀旋转到第三位置时，所述或每个杯部在第二流体源与所述或每个通道之间形成导管，使得第二流体源与所述或每个通道流体连通。

根据第二方面，提供了一种用于确定流体样品中目标分析物的存在的诊断装置，该诊断装置包括呈制备室形式的第一流体源、至少一个微通道，其中所述或每个微通道包括流体入口和流体出口以及用于选择性地捕获所述目标分析物的捕获表面和流体控制装置，该流体控制装置构造成将特定体积的流体从第一流体源传递到所述或每个微通道。

在一种形式中，所述制备室包括流体入口和至少一个流体出口。

在一种形式中，所述制备室包括对应于所述或每个通道的流体出口。

在一种形式中，所述制备室的横截面积从流体入口朝向所述或每个流体出口减小。

在一种形式中，所述制备室的横截面减小到室的底部中的至少一个分立的凹穴，所述凹穴对应于所述或每个通道的流体入口，其中所述或每个凹穴包括流体出口。

在一种形式中，该装置还包括呈冲洗液储器形式的第二流体源，其中，流体控制装置还构造成在第二流体源与所述或每个微通道之间形成导管。

附图说明

将参考附图讨论本发明的实施例，其中：

图1是根据实施例的诊断装置的顶部透视图；

图2是图1的诊断装置的底部分解透视图；

图3是图1的诊断装置的侧视图；

图4是沿线A﹣A截取的图1的诊断装置的剖视图；

图5是图1的诊断装置的顶视图，其中盖被移除以显示该装置的内部特征；

图6是沿线B﹣B截取的图1的诊断装置的剖视图，其中阀处于第一位置；

图7是沿线B﹣B截取的图1的诊断装置的剖视图，其中阀处于第二位置。

图8是图1的诊断装置沿B-B线截取的剖视图，其中阀处于第三位置。

图9是沿线C﹣C截取的图1的诊断装置的剖视图，其详细示出了通气孔。

图10是图9的详细视图，详细示出了上主体和下主体之间的分界面。

图11是根据实施例的诊断装置的顶视图。和

图12是沿线D﹣D截取的图9的诊断装置的剖视图。

具体实施方式

下述诊断装置用于确定流体样品中分析物的存在。在某些实施例中，该装置被构造用于在国际专利申请PCT/AU2018/000053中描述的膀胱癌检测方法中使用。

如将在下面更详细描述的那样，该装置收集流体样品，其中，在该流体样品被输送至通道之前允许其沉降并且与一种或多种基准试剂(primary reagent)一起温育，在对通道进行受控冲洗并执行荧光显微镜检查以确定残留在功能化表面上的分析物存在之前，在所述通道处允许所述流体样品在使用或不使用一种或多种二级试剂的情况下与被构造为选择性捕获样品的功能化表面一起温育。

参照图1至图10，示出了用于确定流体样品中分析物的存在的诊断装置1。装置1包括呈制备室5形式的第一流体源(将在下面进一步详细讨论)、至少一个通道31和呈流体控制阀57形式的流体控制装置，所述流体控制阀构造为将特定体积的流体从制备室5传递到所述或每个通道31。

图1和图2提供了诊断装置1的上部和下部分解透视图。在该实施例中可以看出，该装置包括上主体3和下主体45，其中上主体3包括：制备室5，其用于接收和制备用于分析的流体样品；和第二流体源，该第二流体源的形式为与制备室5相邻的用于接收冲洗溶液的冲洗储器13。

下主体45为板状并且包括三个细长的凹部47，该凹部构成通道31的下部，并为每个通道31提供底板33和侧壁。下主体45通过包括用于通道的互补的切口53的粘合剂层51而粘合到上主体3，使得当上主体3和下主体45连接在一起时，在凹部47和上主体3之间形成三个通道31。尽管在所示的实施例中，使用粘合剂层连接上和下主体，但是应当理解的是还可以采用替代连接装置。在替代实施例中，细长的凹部可以整合到上主体3中而非下主体45中。

如图1中最佳所示，上主体3包括平坦的下表面4以便经由粘合剂层51与下主体45配合，以及为每个通道31提供通道顶板35。上主体3还包括凸缘6，该凸缘围绕下表面4的周边延伸，该凸缘有助于将上主体3和下主体45相对于彼此定位。还可以看出，上主体3具有入口孔37和出口孔39，它们分别形成每个通道31的入口和出口，其中入口孔37将通道31连接到流体控制阀57(将在下面进一步详细讨论)，出口孔39将通道31连接到废料存储部27(将在下面进一步详细讨论)。

上和下主体3、45和粘合剂层51中的每一个具有定位孔25、49、55，如本领域技术人员将认识到的那样，所述定位孔可与销或定位销一起使用，以使每个部件在组装期间相对于彼此正确地定位和对准，从而确保形成在下主体45中的每个凹部47与形成在上主体3中的它们相应的入口和出口37、39正确对准。定位孔25、49、55也可以用于相对于机器定位装置1。

如先前所介绍的那样，上主体3具有呈流体控制阀57形式的流体控制装置。流体控制阀57具有大体圆柱形的主体59并且被接收在位于上主体3内的大体圆柱形的阀孔19内。如图6至图8中最佳所示，阀孔19与制备室5的流体出口11、冲洗液储器13的流体出口15和每个通道31的流体入口37都流体连通。密封构件67也设置在阀孔19内以便在控制阀57和阀孔19之间形成流体密封，从而确保将流体保留在制备室5和冲洗液储器13内，并防止流体经由阀孔19从诊断装置1泄漏。应当理解的是其他实施例可以具有相同影响的替代性密封布置。

控制阀57被构造为控制在制备室5、冲洗液储器13和通道31之间的流体传递并且通过机器接口63(在图1和图2中最佳示出)在外部能够致动，该机器接口允许控制阀57由机器在第一、第二和第三位置之间旋转(下面将进一步详细描述)。

应当理解的是，虽然所示的控制阀57能够由机器致动，但是替代实施例可以由使用者直接操作。如图1中最佳所示，该装置还可以包括围绕阀孔19位于上主体3上的旋转位置标记23以及在控制阀57上的标记65，其中上主体3上的每个旋转位置标记23对应用于控制阀57的第一、第二和第三位置，使得当控制阀57上的标记65与旋转位置标记23对准时，能够确定控制阀57的旋转位置。

参照图4和图5，可以看到制备室5的横截面一直减小到室5的底部中的三个分立的凹穴7，其中每个凹穴7包括与阀孔19流体连通的流体出口11。

控制阀57包括三个杯部61(对应于每个通道)，该三个杯部凹入到其大体圆柱形的主体59的外表面中，而在图4和图6中可以看到当控制阀处于第一位置时，每个杯部61均与制备室5底部的对应流体出口11对准。应当理解，当将流体样品输送到制备室5时，每个杯部61将填充有流体样品的一部分。制备室5和室5的底部中的凹穴7的横截面的减小促使沉积物集中在每个杯部61中，从而增加了在每个杯部61中收集分析物的可能性。应当理解的是当控制阀57处于第一位置时，阀57和阀孔19之间的密封件67确保仅在制备室5和杯部61之间发生流体连通。应当理解的是，随着控制阀57从其第一位置旋转离开，每个杯部61将截取全部流体样品体积的下部，从而最小化对流体样品沉积物的破坏。还将理解的是，杯部61的体积被设置为待输送到每个通道31的流体样品的所需体积。在替代实施例中，在采用歧管系统等以根据需要分配流体样品的情况下，杯部的数量可以不等于通道的数量。

现在参照图7，其中示出了诊断装置1的剖视图，其中控制阀57已经(沿顺时针方向)旋转到第二位置，其中可以看到每个杯部61现在倒置并且与相应通道31的流体入口37对准。应当理解，在控制阀57处于第二位置并且每个杯部61倒置并与相应的通道31的流体入口37对准时，流体样品能够从每个杯部61经由每个通道31的流体入口37流入相应的通道31。

为了减少气泡的捕获或在每个通道31内的液压或气动锁定，以及为了促进流体样品从杯部61传递到通道31，诊断装置1还设置有通风孔41(如图5和图9中最佳所示)，该通风孔不论控制阀57的位置如何都允许每个通道入口37始终通向大气。通风孔41的位置对于确保实现可靠的通气以确保流体样品不会进入或阻塞通风孔41至关重要。装置1还具有通气室43，该通气室被构造为在正常操作期间或者在装置1中存在密封件67故障的情况下捕获可能无意离开通气孔41的任何流体。

参照图10，可以看出的是沿着每个通道31在上主体3和下主体45之间形成了凹入的沟槽69，以便用作为气泡的捕获部并使影响几何形状的其他流动远离成像平面。

将理解的是，通道31内存在气泡会减少通道31内的可用的功能区域，该功能区域可用于从流体样品中捕获分析物。气泡还会扭曲并干扰光学测量技术并改变通道31内的冲洗流动特性。防止气泡被捕获在通道31中的优点是装置1可使到达通道31的底板33上的功能表面的分析物最大化，从而增加了测试灵敏度和负预测值，所述测试灵敏度和负预测值是诊断装置的关键性能指标。

将理解的是，当控制阀57处于第二位置时，控制阀57和阀孔19之间的密封件67确保仅在杯部61和通道31的流体入口37之间发生流体连通。

现在参照图8，其中示出了诊断装置1的剖视图，其中控制阀57旋转到第三位置，其中可以看出，每个杯部61被定向成使得所述杯部成为冲洗液储器13的对应流体出口15和相应通道31的流体入口37之间的导管。

将理解的是，在控制阀57处于第三位置的情况下，每个杯部61被定向为使得其成为冲洗液储器13的流体出口15和相应通道31的流体入口37之间的导管，使得来自冲洗液储器13的冲洗流体能够经由相应的导管和通道流体入口37流入并流过每个通道31，冲洗流体随后将通过相应的流体出口39离开每个通道31并被收集在废料存储部27中。进一步将认识到的是，通过在控制阀57成为冲洗液储器13和通道31之间的导管时改变控制阀57的旋转程度，能够按需要实现可变的流速。

废料存储部27具有堰部29，如将理解的是所述堰部的高度设置成用于待容纳在每个通道31中的流体样品的所需体积。

尽管所描述的实施例具有冲洗室13，但是应当理解，在一些应用中，冲洗体积、流量和流体并不像其他应用那样重要，剩余样品或测试样品可能适合用作冲洗流体，从而简化了过程和装置。控制和致动冲洗的替代方法取决于冲洗过程的要求和敏感性。当前实施例是重力控制的，但是其他条件可以利用外部压力或真空来控制冲洗流体的流动。

如图9所示，冲洗液储器13还可以具有内引导件17，该内引导件构造成向操作者指示所需量的冲洗液何时已经添加到冲洗液储器13中。

可以看到，制备室5、冲洗液储器13和废料存储部27均具有盖71、77、81，从而降低了外来污染的风险并保护以防流体样品和试剂暴露于光。制备室盖71还具有：端口73，该端口允许移液管或其他装置将流体样品输送至制备室5；以及盖75，在不使用端口73时将所述盖插入端口73中。制备室、冲洗液储器和废料存储部的盖71、77、81还具有通风孔79、83、85。

其中形成有通道31的基板可以采用任何合适的形式并且可以由任何合适的材料制成。适用于制造用于微流体芯片的板的材料在本领域中是已知的，并且可以基于诸如成本、惰性、光学性质、可润湿性、表面改性潜力、生物相容性或对流体和将与芯片接触的其他材料的反应性之类的考虑来选择。合适的基板材料的一些示例包括玻璃、石英、金属(例如，不锈钢、铜)、硅以及聚合物。在某些实施例中，基板是玻璃基板。例如，派热克斯玻璃(Pyrexglass)的微流体芯片可能是合适的。合适的聚合物基板包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚四氟乙烯(PTFE)、其他基于全氟聚醚(PFPE)的弹性体、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、硅树脂、环烯烃的聚合物(COP)(和共聚物COC)等。

要求所有材料都必须具有生物相容性(尤其是细胞毒性)或与诊断过程中使用的特定分析物和特定试剂兼容。上主体3需要具有吸收性或不透明性(在给定的零件厚度下)的光学特性，以减少内容物受光的暴露，从而减少分析物、试剂或改性表面的光致漂白，以便优化针对荧光显微镜的信号和图像。诊断装置1所需要的该产品或过程要求下主体45在用于荧光显微镜成像或所使用的其他检测方法的光谱内具有非常高的透射率，对于图像清晰度具有非常低的雾度和对所有附加功能产物和表面改性产物的抗性。要求下主体45具有良好的可润湿性，该可润湿性理想地高于上主体3以促进从上主体3的流出。控制阀57需要具有：非常低的接触角滞后性，以促进流体样品随时流出杯部61；以及低表面能，以减少细胞粘附。应当理解的是，单独的材料选择不能用于实现所有这些特性，并且可以使用后表面改性或涂层来实现并影响这些特性。

可以改性装置1的流体接触表面以最小化或防止颗粒吸附到表面。例如，内表面可以用化学试剂改性。合适的化学试剂是本领域已知的，并且包括例如聚(乙二醇)、氯硅烷、甲氧基硅烷、羟基硅烷及它们的胺、羟基、氟、羧酸、衍生物、胺化合物、聚电解质例如聚(甲基丙烯酸)，聚(烯丙胺)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)等。作为替代方案或附加方案，微通道XX中的一个或多个的内表面可以利用纳米结构(如纳米突起或纳米孔)来改性。用于改性微通道的方法是本领域已知的。

可选地，装置1的流体接触表面可以利用亲水性材料或疏水性材料形成、做衬里或涂覆，以促进流体样品从杯部61传递到它们相应的通道31。例如，玻璃提供了相对亲水性表面并且适合与水流一起使用，而聚四氟乙烯提供相对疏水性表面。

每个通道31的流体入口37的前缘与杯部61之间的角度开始为锐角并敞开至接近平行。这使得杯部61中的流体样品表面能够被流体入口37的前缘刺穿，从而消除了将流体样品保持在杯部61中的任何表面张力，然后流体样品从杯部61中被“拉出”，其中表面的角度差随着杯部61在流体入口37上旋转而增大。在流体入口37接近竖直的情况下，重力将有助于使流体样品与通道31的可选的亲水性表面完全接触，以从流体入口37中完全移除流体样品。杯部61、流体入口37和通道31之间的可润湿性和接触角的差别用于确保材料和/或表面的可润湿性从高到低(低前进接触角度)，从而确保一连串流体样品的被拉向通道31。但是，除此以外，构成风险的所有几何特征都平行放置，而不是跨流体样品流放置。

将放置特定浓度的基准试剂(用于最佳地选择流体样品中的分析物)并使其在制备室5中基准试剂表面9上的某个位置处干燥，使得当流体样品进入制备室5时、当由制备端口73(或装置的其他特征部)定向时，使得流体样品将与干燥溶液接触并且干燥溶液溶解在流体样品内。流体样品的添加速率应使试剂能够在流体样品中充分分布。

在某些情况下，不同的试剂在特定的测试样品中需要不同的温育时间。具有不同的暴露点可实现此目的。在构造为用于在国际专利申请PCT/AU2018/000053中描述的膀胱癌检测方法中使用的装置的情况下，基准试剂(ala-5)和二级试剂(核染色剂)的温育时间有很大不同。然而，在测试样品中两种试剂的过度温育能够促进ala-5吸收测试样品中的其他非特定项目上，这些非特定项目不是要分析的分析物。可以在测试流中直到通道(包括通道)的任何位置沉积二级试剂和三级试剂，从而使得可以在不同的时间添加各种试剂，而且还使得各种试剂根据需要与通道隔离开。在所示的实施例中，二级试剂沉积在通道的通道顶板35上。用于三级试剂的另一个确定的沉积位置是在制备室出口11和通道37的入口之间的控制阀孔19的内表面的一部分上，流体样品将在杯部61旋转超过时与所述部分接触。

通道31中的一个或多个通道的内表面的至少一部分可以利用细胞捕获剂来改性。细胞捕获剂可以是以某种程度的特异性而结合到关注细胞的任何无机或有机材料。细胞捕获剂可以直接或间接结合至基板表面。在某些实施例中，通道31中的一个或多个通道的内表面的至少一部分(在该示例中为底板33)由等离子体聚合的聚恶唑啉(PPOx)涂层改性，如公开的国际专利申请WO 2017/035566中所述的那样。可以使用WO 2017/035566中描述的方法将细胞捕获剂共价或非共价地结合至POx涂层。在某些实施例中，细胞捕获剂是生物活性上皮细胞粘附分子(EpCAM)抗体。在某些实施例中，该装置1可以具有一个选择性捕获通道31、一个阻断通道31和一个PPOx涂覆通道31。该选择性捕获通道具有在抗体温育之后被温育且附着到通道的PPOX表面(用于特定捕获/分析的特定抗原的)抗体，然后通过温育脱脂乳蛋白溶液或替代的阻断溶液以与所有剩余的非特异性位点结合来阻断所有非特异性结合位点。这产生了准备好用于选择性捕获所需的分析物的通道。

阻断通道具有所有PPOx沉积的结合位点，这些结合位点以与选择性捕获通道相同的过程结合。阻断通道用作检查已执行成功阻断过程以及已在装置上执行充分冲洗。

除了PPOx沉积以外，PPOx通道没有其他修改。非特异性结合用作检查采用了成功的涂层、已将测试样品输送到通道以及冲洗过程尚未过度。

意图是一旦诊断装置1已经装载了流体样品和冲洗溶液，则所述诊断装置将能够被读取装置接收，该读取装置将执行诊断过程的所有剩余方面。

读取装置将具有能够接合和旋转控制阀57的接口。读取装置可配备有用于机械搅动诊断装置1的装置。读取装置还将根据试剂的需要具有必要的光源、滤光器和图像捕获设备，以检查通道31的功能性表面并检测相关分析物的存在。读取装置的某些实施例可以包括温育设备和用于定位诊断装置1以进行显微镜检查的装置。

诊断装置1可以用于使用以下方法来检测流体样品中的分析物。

所需量的流体样品经由制备室盖71中的端口73被添加到制备室3中(以单份输送全部流体样品或以总计构成全部所需体积的少量计量的量来输送)。进入后，流体样品将溶解干燥形成的基准试剂。放回制备室盖75以关闭制备室3。可能需要进行可选的机械搅拌，以确保基准试剂在制备室3中的完全分配。将所需量的冲洗流体放置在冲洗液储器13中，然后将冲洗液储器的盖77放置在冲洗液储器13上。

针对基准试剂所需的时间和温度温育装置1。在整个温育过程中也可以采用可选的机械搅拌，以减少由于粘附于内表面而造成的细胞损失。在所需的时刻，控制阀57被致动并转动到第二位置，从而允许流体样品从杯部61穿过流体入口37并流入通道31。

允许流体样品在通道31中温育，以允许二级试剂起作用以及使流体样品充分暴露于通道31中的功能化表面。可以在温育时间段期间执行可选的冲洗前检查。可以以一定时间间隔进行可选的机械搅拌，以使流体样品在整个通道31中均匀分布。在所需的时刻，控制阀57致动并转动到第三位置，从而使冲洗溶液按照需要流经通道31，其中所有多余的流体样品和冲洗溶液都被收集在废料存储部27中。

然后，根据试剂需要对通道31的功能化表面进行检查，以进行处理和分析物检测。

现在参考图11和图12，其中示出了根据替代实施例的诊断装置101。与图1至图10所示的装置相似，诊断装置101包括上主体103和下主体145，其中，在上主体103和下主体145之间分别形成三个通道131。装置101包括制备室105，该制备室的横截面减小至三个流体出口111，每个流体出口对应相应的通道131。将理解的是，由于制备室105的几何形状，细胞将沉降在悬在每个通道131的流体入口137上方的弯液面上。将进一步认识到，这是有利的，因为在沉降和温育期间，细胞没有要粘附的固体表面。

流体控制装置是位于废料存储部127内的柱塞157的形式，其中柱塞157用于产生真空，从而将流体样品从制备室105吸入到每个通道131中。应当理解的是柱塞157可以由读取器装置在外部进行操作以输入与所需体积的流体样品的输送相对应的位移。该特定装置不具有冲洗液储器，而是将剩余的流体样品用作冲洗流体。在所需的温育时间段之后，将操作柱塞157以输入与所需体积的冲洗流体的输送相对应的位移。将理解的是，柱塞157的操作速率可以被修改以实现冲洗流体的合适的流速。

应当理解的是，具有整装式(self-contained)单元的一些优点在于它减少了对熟练操作员的需求，并且减少了操作员与操作员之间的差异和误差，而且一旦装置被加载了流体并放置在读取装置内，就不需要操作员的干预。

在所描述的实施例中，诊断装置可以包括微流体特征。例如，通道可以是微通道，但是应当理解，替代实施例可以不包括微流体特征或微通道。如本文所用，术语“微流体”及其变体是指芯片、装置、设备、基板或相关设备包含流体控制特征，它们具有至少一个亚毫米尺寸，其通常小于100μm，且大于1μm。此外，术语“微通道”及其变体是指通道的至少一个尺寸为亚毫米并且通常小于100μm且大于1μm。

所述或每个通道可以形成在可用于在微观尺度上进行流体操纵的任何基板或设备中。装置1可用于执行各种化学和生物学分析及化学技术。这种类型的装置通常被称为“微芯片”，并且可以由塑料、玻璃、硅、金属制成，其中通道被蚀刻、机加工或注塑成单独的基板。

通道可以具有任何横截面形状(圆形、椭圆形、三角形、不规则形、正方形、长方形等)。选择通道31的尺寸，使得流体能够自由地流过装置并且获得所需的流动特性。通道的数量和通道的形状可以通过本领域技术人员已知的任何方法来改变。还设想通道的尺寸、形状和/或构造与所描述的那些有所不同。例如，微通道的深度或宽度可以是从1μm到1000μm。微通道的大小在两个尺寸上也可以彼此不同。

通道形成在下主体上，然后该板被上主体盖住以形成通道。形成流体微通道网络的方法是本领域已知的。例如，可以使用标准光刻和蚀刻程序来制造微芯片，其包括软光刻技术(例如，参见Shi J.等人，Applied Physics Letters 91，153114(2007)；Chen Q.等人，Journal of Microelectromechanical Systems，16，1 193(2007)；或Duffy等人，RapidPrototyping of Microfluidic Systems in Poly(dimethylsiloxane)，Anal，Chem.，70(23)，4974-4984(1998))，其比如为近场相移光刻、微传递模塑、溶剂辅助微接触模塑、微接触印刷和半导体工业中采用的其他光刻微加工技术。也可以使用直接机加工或成形技术以适应特定的基板。这样的技术可以包括热压印、冷冲压、注射成型、直接机械研磨、激光蚀刻、化学蚀刻、反应离子蚀刻、物理和化学气相沉积以及等离子体溅射。所使用的特定方法将取决于特定微流体网的功能、所使用的材料以及生产的简易性和经济性。

尽管本公开详述了在尿液中检测膀胱癌，但是应当理解，其可以同等地应用于检测表达捕获抗体的特定抗原的其他癌性生物标志物或分析物。

在整个说明书和随后的权利要求书中，除非上下文另有要求，否则词语“包括”和“包含”以及其变体表达将被理解为暗示包括所述整体或整体的组，但不排除任何其他整体或整体的组。

在本说明书中对任何现有技术的引用不是且不应被认为是对这种现有技术形成公知常识的一部分的任何形式的启示的承认。

本领域技术人员将理解，本发明的使用不限于所描述的特定应用。关于本文描述或描绘的特定元件和/或特征，本发明也不受其优选实施例的限制。将理解的是，本发明不限于所公开的一个或多个实施例，而是能够在不脱离由所附权利要求阐述和限定的本发明的范围的情况下进行多种重新布置，修改和替换。

请注意，以下权利要求仅是临时权利要求，并且被提供作为可能的权利要求的示例而且不旨在限制基于本申请的任何未来的专利申请中所要求保护的范围。可以在之后向示例的权利要求添加整体或从其中删除整体，以便进一步定义或重新定义本发明。

附图标记列表

1 装置

3 上主体

4 下表面

5 制备室

6 凸缘

7 分立的凹穴

9 试剂表面

11 流体出口

13 冲洗液储器

15 流体出口

17 内引导件

19 阀孔

23 位置标记

25 定位孔

27 废料存储部

29 堰部

31 通道

33 底板

35 通道顶板

37 入口孔

39 出口孔，流体出口

41 通风孔

43 通风室

45 下主体

47 细长的凹陷部

49 定位孔

51 粘合剂层

53 互补的切口

55 定位孔

57 流体控制阀

59 圆柱形主体

61 杯部

63 机器接口

65 标记

67 密封构件

69 凹入的沟槽

71 盖

73 端口

75 盖

77 储器盖

79 通风孔

81 盖

83 通风孔

85 通风孔

101 诊断装置

103 上主体

105 制备室

111 流体出口

127 废料存储部

131 通道

137 流体入口

145 下主体

157 柱塞

Claims

1.一种用于确定流体样品中目标分析物的存在的诊断装置(101)，所述诊断装置包括微流体装置，所述微流体装置包括：

第一流体源；

至少一个通道(31)；和

流体控制装置，所述流体控制装置构造成将特定体积的流体从所述第一流体源传递到所述至少一个通道(31)，

其中，

以制备室(5，105)的形式提供所述第一流体源；

以微通道的形式提供所述至少一个通道，其中所述微通道包括流体入口(37，137)和流体出口以及用于选择性捕获所述目标分析物的捕获表面；

所述流体控制装置被构造为将特定体积的流体从所述第一流体源传递到所述微通道；

所述微流体装置还包括第二流体源，其中所述流体控制装置还构造成在所述第二流体源和所述至少一个通道(31)之间形成导管；并且

所述微流体装置还包括与所述至少一个通道(31)流体连通的废料存储部(27)。

2.根据权利要求1所述的诊断装置(101)，其中，

所述第二流体源包括冲洗液储器(13)，所述冲洗液储器被布置成与所述制备室(5)相邻，和/或

所述流体控制装置包括流体控制阀(57)。

3.根据权利要求2所述的诊断装置(101)，其中，

所述流体控制阀(57)具有大致圆柱形的主体(59)，和/或

所述流体控制阀(57)接收在所述诊断装置中的大致圆柱形的阀孔(19)中，和/或

所述流体控制阀(57)还包括机器接口(63)，用于将旋转运动从机器传递到所述流体控制阀。

4.根据权利要求3所述的诊断装置(101)，其中，

所述阀孔(19)与所述第一流体源和所述至少一个通道(31)流体连通，和/或

所述阀孔(19)与所述第二流体源流体连通，和/或

密封构件(67)设置在所述阀孔(19)内，所述密封构件构造成在所述流体控制阀(57)和所述阀孔(19)之间形成流体密封。

5.根据前述权利要求中任一项所述的诊断装置(101)，其中，包括所述流体入口(37，137)、所述流体出口以及所述捕获表面的所述微通道由通道顶板(35)提供。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的诊断装置(101)，其中，所述至少一个通道(31)中的一个或多个通道的内表面的至少一部分由细胞捕获剂改性，其中所述细胞捕获剂是以某种程度的特异性而结合到所关注细胞的无机或有机材料，并且所述细胞捕获剂直接或间接地结合至基板表面，和/或所述至少一个通道(31)中的一个或多个通道的呈底板(33)形式的内表面的一部分由等离子体聚合的聚恶唑啉(PPOx)涂层改性。

7.根据权利要求6所述的诊断装置(101)，其中，

所述细胞捕获剂共价或非共价地结合至POx涂层，和/或

所述细胞捕获剂是生物活性上皮细胞粘附分子(EpCAM)抗体。

8.根据权利要求3或4所述的诊断装置(101)，其中，

所述流体控制阀(57)包括杯部(61)，所述杯部(61)对应于形成在所述流体控制阀(57)的所述大致圆柱形的主体(59)中的所述至少一个通道(31)，其中

·当所述流体控制阀(57)处于第一位置时，所述杯部(61)与所述第一流体源流体连通；或者

·当所述流体控制阀(57)旋转至第二位置时，所述杯部(61)与对应的所述通道(31)流体连通，对应的所述通道以微通道的形式提供，或者

·当所述流体控制阀(57)旋转到第三位置时，所述杯部(61)在所述第二流体源与所述至少一个通道(31)之间建立导管，使得所述第二流体源与所述至少一个通道(31)流体连通。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的诊断装置(101)，其中，

所述制备室(5，105)包括流体入口和至少一个流体出口，和/或

所述制备室(5，105)包括对应于所述至少一个通道的流体出口。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的诊断装置(101)，其中

所述制备室(5，105)的横截面积从所述制备室的所述流体入口向着所述制备室的所述流体出口减小，或者

对应于所述至少一个通道的流体入口，所述制备室(5，105)的横截面一直减小到所述制备室的底部中的至少一个分立的凹穴(7)，其中所述至少一个分立的凹穴(7)包括流体出口。