CN113874705A - 血液分离及分析装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于血液分离的装置和方法，包括使用PVA的血浆沉降。该装置包括封闭在外容器中的内容器，其中一旦各个开口对准，则允许样品从内容器离开进入反应结构。反应结构包括一个或多个层，每个层具有各自含有一定浓度的一种或多种化学品的一个或多个部分。

Description

血液分离及分析装置和方法
相关申请的引证
本申请主张2019年1月7日提交的美国临时专利申请号62/789357的优先权，该专利申请的全部内容作为参考并入本文。
技术领域
改进通常涉及血液分离和分析物分析领域。
背景技术
生物化学测试
对于人和动物的健康监测、疾病诊断和疾病控制而言，生物化学测试是常见的。许多这类测试需要采集全血、从细胞物质分离液体血浆、等分/稀释、分配，然后使用多种生物化学方法和分析来测量血浆中的一种或多种分析物如肌酐、白蛋白、维生素D等。在典型的情况下，通过受训且有资质的专业人员(抽血员或护士)将3ml或更多的静脉血采集到真空采血管中，以1500倍重力在离心机中离心约12分钟以加速血液沉降的天然趋势，从而导致密度更大的血液细胞组分(红细胞：通常按体积计37-52％，白细胞：1％和凝血细胞：<1％)沉降到底部，然后可以从顶部小心采集血浆(剩余的液体)。然后，再次由技术人员等分血浆，根据需要稀释并分配到用于通过多种生物化学分析装置(分析仪)分析的仪器-特异的小瓶中。通常，这种测试过程在受控的实验室环境中进行并且根据方法可能花费1小时至数小时的时间。对于所有分析仪，需要定期校准以确保进行中的仪器精度。
微流体测试
最近，为了更好地在要测试的人附近进行测试，减轻对被测对象的影响和加快报告，使用毛细管血液的测试(几滴血液，约50-200微升(μl)，采集自手指点刺)已变得流行。与此同时的是单次使用、一次性“芯片实验室”的概念。对于这种概念存在一些困难，但是主要困难在于难以快速采集大于100μl的全血并且实际获得的量太少，其难以分离和正确分配以用于测试。还难以控制这些小体积的流体流动。
一些公司可以出售通过以下方式起作用的装置：将全血置于微型离心机中，重复中心实验室方法，或者将全血放置在设计进行旋转的圆盘中，也通过离心力分离血浆。在该技术中，可以根据需要通过阀门和通道分配血浆，从而使圆盘稍微复杂化并且昂贵。可以在该设备上进行多项测试或组，但是这些装置通常仍要求技术专家来操作，其本质上是机械的，因此比任何被动装置更昂贵且故障率更高。
发明内容
根据一个方面，提供了用于将流体分离成组成组分的装置，该装置包括：形成用于接收流体样品的沉降室的内容器，内容器具有入口和第一孔；用于接收内容器并且具有第二孔的外容器；可破裂稀释剂储罐，其中一旦破裂，则稀释剂储罐的内体积与沉降室流体连通；并且内容器和外容器中的至少一个在其中外容器密封第一孔的第一构造和其中第一孔和第二孔对准以形成样品流体的分离组分的出口的第二构造之间可移动。
在一些实施方式中，外容器和内容器是圆柱形或圆锥形的。
在一些实施方式中，该装置还包括封盖。
在一些实施方式中，内容器、外容器或封盖中的一个或多个的移动使稀释剂储罐破裂。
在一些实施方式中，该装置还包括指明适合的样品容量的标记，并且其中将第一孔尺寸化和成形化使得沉降后样品流体加上稀释剂储罐的内容物的体积将覆盖孔的一部分，同时在顶部留出通气孔。
在一些实施方式中，该装置还包括配置以获得适合的样品容量的样品获得结构，并且其中将第一孔尺寸化和成形化使得沉降后样品流体加上稀释剂储罐的内容物的体积将覆盖孔的一部分，同时在顶部留出通气孔。
在一些实施方式中，该装置还包括与出口流体连通的反应模块。
在一些实施方式中，反应模块包括基底和沉积在基底上的至少一个反应区，其中对于所关心的分析物特异的试剂体系沉积在至少一个反应区中。
根据一个方面，提供了如本文所描述的装置用于从全血分离血浆的用途。
在一些实施方式中，装置的用途为用于从全血分离血浆并且用于测试分离的血浆中的至少一种分析物。
根据一个方面，提供了使一定体积的血液沉降的方法，该方法包括：接收样品；用含有聚乙烯醇(PVA)的稀释剂稀释样品；和使稀释的样品沉降。
在一些实施方式中，稀释剂为0.2％至0.9％重量/体积浓度的PVA并且以.5:1至5:1的稀释剂与全血的比率稀释样品。
在一些实施方式中，PVA的分子量在50,000至250,000道尔顿之间。
在一些实施方式中，PVA是70％至100％水解的。
在一些实施方式中，PVA的分子量为205,000道尔顿并且是88％水解的。
在一些实施方式中，使用两部分稀释剂比一部分样品稀释一定体积的样品，其中稀释剂为0.2％至0.9％重量/体积浓度的PVA，分子量在50,000至250,000道尔顿之间。
在一些实施方式中，该方法还包括从稀释的血浆中分离沉降的细胞材料。
在一些实施方式中，该方法还包括过滤稀释的血浆。
在一些实施方式中，在稀释的血浆中确定分析物的浓度。
在一些实施方式中，使用对于分析物特异的试剂体系确定分析物的浓度并且其中与PVA一起冻干试剂体系。
在一些实施方式中，使用对于分析物特异的试剂体系确定分析物的浓度并且其中与多糖一起冻干试剂体系。
根据一个方面，提供了一种方法，该方法包括：从图像传感器获得代表稀释并与试剂反应的流体样品的图像数据，图像数据包括识别光强度情况的图像元素；将每个图像元素与一种或多种试剂反应情况相关联；基于关联估计流体样品中稀释分析物的最终浓度；通过将稀释分析物的最终浓度与稀释第一分析物的已知的初始浓度相比较确定流体样品的稀释因子；基于关联识别体积分析物的同时且独立的情况；基于体积分析物的同时且独立的情况确定流体样品的相对体积；并且至少部分基于关联、稀释因子和相对体积估计流体样品中测试分析物的存在。
在一些实施方式中，该方法还包括至少部分基于关联、稀释因子和相对体积估计流体样品中测试分析物的浓度。
在一些实施方式中，一种或多种试剂反应包括化学发光反应和生物发光反应中的至少一种。
在一些实施方式中，关联包括将所测量的图像元素的相对强度与一种或多种试剂反应的特征光带宽相比较。
在一些实施方式中，该方法还包括从图像传感器获得校准数据，其中对流体样品中测试分析物的存在的估计至少部分基于校准数据。
在一些实施方式中，图像数据包括随试剂反应时间所记录的多幅图像。
在一些实施方式中，多幅图像记录了试剂反应的光衰减曲线。
在一些实施方式中，稀释分析物含有磷酸烯醇丙酮酸(phosphoenolpyruvate)和肌氨酸中的至少一种。
在一些实施方式中，体积分析物包括碱性磷酸酶。
在一些实施方式中，基于关联的对体积分析物的同时且独立的情况的识别包括识别与血液分离装置的第一反应区、第二反应区和第三反应区有关的图像元素，其中第二反应区含有第一额外量的体积分析物，第三反应区含有第二额外量的体积分析物，并且第一反应区、第二反应区和第三反应区分别含有等量的试剂以产生与体积分析物的发光反应。
在一些实施方式中，基于体积分析物的同时且独立的情况的流体样品的相对体积的确定包括利用标准添加法。
在一些实施方式中，测试分析物为肌酐。测试分析物还可以包括总胆固醇、LDH胆固醇、维生素D、葡萄糖、TSH或者流体样品如血浆中所关心的其它测试分析物中的一种或多种。
在一些实施方式中，流体样品为生物样品。
在一些实施方式中，流体样品为血浆。
在一些实施方式中，在分离装置中从全血分离血浆，稀释并与试剂反应，分离装置包括形成用于接收全血样品的沉降室的内容器，内容器具有入口和第一孔；用于接收内容器并且具有第二孔的外容器；可破裂稀释剂储罐，其中一旦破裂，则稀释剂储罐的内体积与沉降室流体连通；并且内容器和外容器中的至少一个在其中外容器密封第一孔的第一构造和其中第一孔和第二孔对准以形成全血血浆的分离组分的出口的第二构造之间可移动。
在一些实施方式中，该方法还包括：从分离装置上的近场通讯芯片接收装置信息，其中血浆中测试分析物的存在的估计至少部分基于装置信息。
根据一个方面，提供了移动装置，移动装置包括：图像传感器；处理器；和存储当执行时，使所述处理器执行以下操作的处理器可执行指令的存储器：从图像传感器获得代表分离自全血、稀释并与试剂反应的血浆的图像数据，图像数据包括识别光强度情况的图像元素；将每个图像元素与一种或多种试剂反应情况相关联以产生关联；至少部分基于关联估计血浆中稀释分析物的最终浓度；通过将稀释分析物的最终浓度与稀释分析物的已知的初始浓度相比较确定血浆的稀释因子；至少部分基于关联识别体积分析物的同时且独立的情况；至少部分基于体积分析物的同时且独立的情况确定血浆的相对体积；并且至少部分基于关联、稀释因子和相对体积估计血浆中测试分析物的存在。
根据一个方面，提供了用于确定未知量的样品中所关心的分析物的量的方法，该方法包括：提供3个反应通道，每个通道含有与分析物反应的试剂，反应产生与反应通道中的分析物的量成比例的第一可检测信号或者可以进一步反应以产生与反应通道中的分析物的量成比例的第一可检测信号的反应产物，第一反应通道含有已知第一量n的所关心的分析物，第二反应通道含有已知第二量m的所关心的分析物，其中m不同于n，并且第三反应通道含有已知第三量o的所关心的分析物，其中o≠m或n，将一定体积的样品沉积在每个反应通道中；测量每个反应通道中所产生的第一可检测信号；并且基于标准添加法确定未知样品中分析物的量。
在一些实施方式中，n＝0。
在一些实施方式中，该方法还包括通过用含有样品中不存在的已知浓度X的对照分析物的稀释剂稀释样品来确定样品的稀释因子DF；提供3个稀释因子通道，每个通道含有与对照分析物反应的试剂，反应产生与稀释因子通道中的对照分析物的量成比例的第二可检测信号或者可以进一步反应以产生与稀释因子通道中的对照分析物的量成比例的第二可检测信号的反应产物，第一稀释因子通道含有已知第一量p的对照分析物，第二稀释因子通道含有已知第二量q的对照分析物，其中p不同于q，并且第三稀释因子通道含有已知第三量r的对照分析物，其中r≠p或q，将一定体积的样品沉积在每个稀释因子通道中；测量在每个稀释因子通道中所产生的第二可检测信号；并确定第一稀释因子通道中反应区的稀释样品中的对照分析物的浓度Xr；确定DF，其中DF＝[X]/[Xr]。
在一些实施方式中，将试剂和第一、第二和第三量的分析物冻干。
在一些实施方式中，样品是血浆。
在阅读本发明公开后，与本发明的改进有关的多种其它特性及其组合将对本领域技术人员是显而易见的。
附图说明
图1是根据一个实施方式的流体分离装置的正透视图。
图2是图1的装置的后透视图。
图3是图1的装置的顶视图。
图4是图1的装置的正视图。
图5是图1的装置的侧视图。
图6是图1的装置的正分解透视图。
图7是图1的装置的后分解透视图。
图8是根据一个实施方式包括反应模块的图1的装置的分解正视图。
图9是图1的装置的分解侧视图。
图10A是根据一个实施方式的装置的正视图。
图10B是沿图10A的线A-A的截面视图。
图11A是根据一个实施方式的封盖的顶透视图。
图11B是图11A的封盖的底透视图。
图11C是图11A的封盖的底视图。
图12A是根据一个实施方式的封盖的侧视图。
图12B是沿图12A的线B-B的截面视图。
图13是根据一个实施方式的外容器和连接的反应模块的支撑结构的正透视图。
图14是图13的外容器和连接的反应模块的支撑结构的后透视图。
图15是图13的外容器和连接的反应模块的支撑结构的顶视图。
图16是图13的外容器和连接的反应模块的支撑结构的正视图。
图17是图13的外容器和连接的反应模块的支撑结构的侧视图。
图18是图13的外容器和连接的反应模块的支撑结构的后视图。
图19是图13的外容器和连接的反应模块的支撑结构的底视图。
图20是根据一个实施方式的内容器的正透视图。
图21是图20所示的内容器的后透视图。
图22是图20的内容器的顶视图。
图23显示了根据实施方式的封盖垫片(spacer)的透视图。
图24A和24B显示了根据实施方式的对准突片(alignment tab)的正透视图和后透视图。
图25是根据一个实施方式的反应模块的样品接收结构的分解示意图。
图26是根据实施方式的流体分离和分析装置的示意图。
图27A、27B、27C、27D和27E是显示根据实施方式的采样(27A)、稀释(27B)、混合(27C)、沉降(27D)和样品分离(27E)的示意图。
图28是根据实施方式的用于分离组分的实例方法的流程图。
图29显示了根据实施方式的智能电话的滤光器图(filter graph)。
图30显示了所选择的化学和生物发光反应以及它们的特征光带宽。
图31是根据实施方式的成像系统的简化示意图。
图32是根据实施方式的图31的成像系统的计算装置的实例硬件组件的框图。
图33显示了图32的计算装置上的软件组织。
图34是根据实施方式通过图33的软件所实施的处理分离装置图像的方法的流程图。
图35是根据实施方式的基站的正透视图。
具体实施方式
在一些实施方式中，提供了作为被动、微流体、一次性装置的分离装置100，该装置接收全血，分离出血浆，将血浆分配至可以使用测试方法来实施多个同时的不同测试的生物化学测试平台，测试方法可以包括光度测量法、化学发光、生物发光、电化学发光和荧光测量法。本文描述了化学发光和生物发光(CB)法的使用，该方法通常可以比光度法的分析灵敏度高10,000-100,000倍，比荧光法高1,000倍。在一些实施方式中，分离装置100使用移动装置(例如，智能电话)作为光学成像仪、测量工具和分析仪。这可以提供使用时不需要某些专业技能或经验的快速、准确的护理装置点。
基于毛细管(微体积)测试的一种方法是通过使用尺寸排阻过滤材料来被动分离血浆。血液中的细胞物质具有一定尺寸，借此孔径为约2-4um直径的过滤材料将防止细胞物质通过-卡在过滤材料中，而血浆可以流过。过滤通常花费10分钟或更长时间。这种方法存在问题。例如，存在细胞材料破裂的可能，这将造成溶血并污染血浆，从而使大部分测试无效。因此，压力不可以用于加速过滤。作为另一个实例，存在一些细胞物质将通过过滤器的可能，这同样造成了下游测试的问题。因此，过滤器的质量必须是高的。作为另一个实例，由于过滤材料阻挡细胞材料的性质，其易于堵塞。如果过滤器表面积不足，则过滤器最终将堵塞并从而防止血浆的更进一步流动。
随着提高表面积来防止堵塞，另一个问题变得更显著：保留体积(hold-backvolume)。所有过滤器均由具有允许流体通过的开口的材料制成。控制这些开口的尺寸(平均孔径)。对于任何过滤器，将开口的总体积称为空隙体积并且通常在过滤之后，空隙体积含有过滤颗粒(filtride)和一些残余的滤液。这种保留影响“收率”，即过滤之后回收的滤液相对于实际可得的量的百分比。在小型过滤如从几滴血的过滤中，保留体积可以是显著的并因此收率通常小于60％。对于红细胞比容50％的人，如果没有堵塞，则100μl的血液(约2滴)通常将仅获得约30μl的血浆。在被动沉降与过滤的组合的一个实例中[Membrane-based,sedimentation-assisted plasma separator for point-of-care applicationsAnal Chem.2013Nov 5；85(21):10463–10470.Changchun Liu,Michael Mauk,RobertGross,Frederic D.Bushman,Paul H.Edelstein,Ronald G.Collman,Haim H.Bau]，在约7分钟内，作者从约2ml全血中回收了约275μl，或者收率30％。对于如此少量的血浆，输送并以这种体积对于测试目的进行工作变得很难。
由于这些困难，由于低收率和减少的体积，使用过滤器的被动技术通常适合于单个测试，但不是成组测试。
分离装置
在一个实施方式中，装置100包括流体分离组件。例如，分离装置100可以体现为方便的移动设备的形式。
流体分离组件102适宜于将流体分离成组成组分。流体分离组件102可以适宜于从流体剩余物中除去一种或多种分离的组分。在优选的实施方式中，在装置100内对分离和除去的流体进行进一步分析测试。在一些实施方式中，流体分离组件102包括形成用于接收流体样品的沉降室106的内容器104，内容器104具有样品接收入口108和第一孔110；用于接收内容器104并且具有第二孔114的外容器112；和易碎的稀释剂储罐116，其中一旦破裂，稀释剂储罐116的内体积与沉降室106流体连通；内容器104和外容器112中的至少一个在其中外容器112密封第一孔110的第一构造和其中第一孔110和第二孔114对准以形成用于样品流体的分离的组分的出口118的第二构造之间可移动。
在一个实施方式中，装置100还包括与用于接收流体样品的分离的组分的出口118流体连通的反应模块120。
如以上所描述的，流体分离组件102适合地包括形成用于接收流体107的样品的沉降室106的内容器104。通过样品接收入口108将样品107引入沉降室106并且由于重力，流体在沉降室106内分成组成组分。先前，将需要谨慎的技术来分离能够在重力下分离的流体的组成组分。装置100可以提供用于从分离的样品中分离组分的简单方式，该方式对手工技艺的要求有限。
内容器104和外容器112的配置和尺寸使得能够相对于彼此从第一位置转变至第二位置。在一个实施方式中，内容器104可以在外容器112内旋转以使第一孔110和第二孔114对准以形成出口118。在该实施方式中，外容器112和内容器104可以例如是同心圆柱体或圆锥体。在另一个实施方式中，内容器104可以可伸缩地容纳在外容器内，使得内容器104是从其中外容器112密封第一孔110的第一位置向其中第一孔110和第二孔114对准以形成出口118的第二构造可滑动的，例如，外容器112可以是在样品接收口108远端的壁面上具有狭槽的管状结构，并且内容器104可以从其中它仅部分容纳在外容器112内并且第一孔110与外容器112的近端部分的实心壁面对准的第一位置移动至其中第一孔110与狭槽对准的第二位置。在该实施方式中，未具体限制管的截面形状，并且它可以是例如圆形、正方形或三角形。在一个实施方式中，外容器112和内容器是同心开顶的圆柱体。在第一位置，(内容器的)第一孔110和(外容器的)第二孔114未对准并且外容器112密封第一孔110以防止流体从沉降室流出。在第二位置，第一孔110和第二孔114对准，产生用于流体从沉降室106流出的出口118。适合地，孔(110，114)的尺寸和/或位置限制流体组分的流出，同时防止稀释的流体样品的其余部分的流出。在一个实施方式中，孔(110，114)是狭槽。在一个实施方式中，出口118的位置使得在分离后它将定位在流体的沉降组分上方。在一个实施方式中，样品是全血并且细胞组分沉降在出口118以下，而血浆流过出口118。
尽管在本文中已将装置描述为具有单一第一孔110和单一第二孔114，但是内容器104可以具有与外容器112上的多个孔可对准的多个孔。这些孔可以彼此接近或者它们可以彼此分开。尽管如此，彼此分开定位的孔可以定位为使得相同组分将从所形成的出口流出，例如，可以将出口在装置上垂直定位在相同水平，但是可以位于沉降室106的相对两侧并且可以流体连接至单独的反应结构。在另一个实施方式中，分开的出口可以定位为使得一旦使内容器104和外容器112对准，则分开的流体的不同组分将流过出口，即出口可以定位在沉降室106内的不同水平。
将第一孔和第二孔(110，114)适合地尺寸化和/或定位，使得在沉降后，当使第一和第二孔(110，114)对准时，沉降的样品将不会完全堵塞出口118。使出口118仅被沉降的样品部分堵塞允许空气流过出口118，这有助于流体从沉降室106流出。
如对于本领域技术人员将显而易见的，出口118的优选尺寸(并因此，第一和第二孔110，114的优选尺寸)将取决于体积样品，并且对体积样品的确定将在本领域技术人员的范围内。在一个实施方式中，样品是全血样品，并且装置运行以分离用于测试的血浆。如本文所描述的分离装置可以有效地从少至一滴血液中分离血浆。该装置可以有效运行以分离约50μl多至几毫升的全血。用来自稀释剂储罐116的稀释剂以.5份稀释剂与1份全血至5份稀释剂与1份全血的比率适合地稀释血液，从而获得适合的测试样品。在该实施方式中，第一和第二孔110，114适合地具有5至20mm、优选3至5mm的长度。
基于预期对于倾倒可用的液体体积和内部球体的直径适合地确定狭槽的长度。狭槽的长度应高于流体高度以确保不存在如果流体高于狭槽的顶部时所造成的真空塞(vacuum plug)。对于圆柱体，例如，体积为V＝πr2h，其中h为长度，因此狭槽的长度应为约2mm或者大于流体的体积除以Pi乘以半径的平方。狭槽的宽度需要足够宽以克服所讨论的液体的任何表面张力。通常，大于3mm的任何宽度是可行的。最大宽度主要取决于圆柱体的圆周并且可以合理地达到10mm宽。
在一个实施方式中，装置100包括流体连接至样品接收口108并且用于从用户接收样品的样品接收槽(receiving well)。基于出口118的尺寸和/或位置，样品接收槽的尺寸可以使得当填充时，它提供适当的样品容量。作为另外一种选择，槽可以包括当已将足够的样品引入槽中时，向用户显示的指示。在另一个实施方式中，样品接收槽可以包括用于从受试者获得血液样品的样品获得结构122如锐匙，并且样品获得结构122可以是成比例的以获得适当的样品容量。
将外容器112适合地配置并尺寸化以接收内容器104，从而在第一和第二孔110，114对准或部分对准期间(即使得流过出口118的流体不泄露到内容器和外容器之间的体积中)或者当孔未对准时，提供防止或最小化样品从沉降室106的流出的适贴、密封或紧密的配合。适合地，内容器104和外容器112之一或两者包括一旦使第一孔110和第二孔114对准，防止进一步移动(例如，滑动或旋转)的器件(feature)。例如，在一个实施方式中，内容器104和外容器112具有当旋转时邻接从而使孔110和114对准的外部突片(tab)(未显示)。
在一些实施方式中，将内容器104的内表面的一个或多个部分暴露和/或当第一孔110和第二孔114未对准时，内容器104的内部体积与外容器112的内部体积流体连通。在这种情况下，可以例如借助于重力和/或分离装置100的内容器、外容器和/或组件的位置、尺寸和/或构造防止包含在内容器104中的内容物离开内容器104。
除通过出口118外，可以通过物理障碍，例如，单向阀防止沉降室106内所包含的样品离开沉降室106。在一个实施方式中，用户可以简单地使装置100定向，从而将样品107保留在沉降室106内并仅通过出口118流出。在一个实施方式中，分离装置100包括用于接收流体分离组件102的基站134，在一个实施方式中，基站134配置以确保用于沉降的流体分离组件102的正确定向。在一个实施方式中，通过覆盖样品接收口108并且可以由用户手动应用的封盖124密封内容器104。在一个实施方式中，封盖124是螺纹顶盖，其可以旋拧到内容器的配合的螺纹表面上。
将样品107适合地与稀释剂109合并。稀释剂109适合地放置在稀释剂储罐116中。尽管将储罐称为稀释剂储罐，在一个实施方式中，不具体限制储罐的内容物。储罐116可以含有可以辅助样品分离或沉降或使得样品能够分离或沉降的一个或多个组件。在一个实施方式中，沉降加速剂辅助全血的沉降和分离；在一个实施方式中，果胶和/或聚乙烯醇(PVA)辅助沉降和分离。作为另一个实例，稀释剂储罐116中的组分可以是固体，例如，粉末。然而，在优选的实施方式中，稀释剂将是液体。在一些实施方式中，稀释剂109包含在圆柱体如内容器104中。
在一些实施方式中，稀释剂109包括缓冲液，如生理学pH(即7.4)的磷酸盐缓冲盐水(PBS)和生理学pH(即7.4)的三(羟甲基)氨基甲烷(TRIS)缓冲盐水中的一种或多种。在一个实例中，稀释剂109的缓冲液可以具有处于7.5和9或者7.5至9之间的pH。稀释剂109还可以包括沉降加速剂，如以上所描述的PVA，和其它成分，如碱性磷酸酶。
稀释剂储罐116的破裂使其内容物能够与样品107合并。在另一个实施方式中，内容器104是通过封盖124可密封的并且当内容器104通过封盖密封时，内容器或外容器112之一上的协作结构刺穿稀释剂储罐116。使稀释剂储罐116能够破裂的其它构造是可以的，例如，稀释剂储罐116可以是泡罩包装，可以通过用户压低或挤压泡罩包装以将内容物释放到样品接收槽或沉降室106中。
每个容器的构造和/或尺寸可以使得当内容器104和外容器112的孔对准时，稀释剂储罐116破裂，从而帮助沉降室106中的样品中的组分分离，适合地，稀释剂与全血的比率为.5:1至5:1，优选的比率为2:1。
例如，如图8所示，装置100可以包括反应模块120。通过内容器104和外容器112的第一孔110与第二孔114分别对准所产生的出口118与反应模块120流体连通。图9是装置100的分解侧视图。
参考附图，在一些实施方式中，装置100是由图1中作为内圆柱体所示的内容器、在本文中作为外圆柱体所示的外容器112、封盖124、反应模块120、封盖垫片126、对准突片128和在本文中作为小型球轴承130所示的混合辅助物(mixing aid)组成的单一被动装置。根据实施方式，图2是装置100的后透视图，图3是装置100的顶视图，图4是装置100的正视图，图5是装置100的侧视图，图6是装置100的正分解透视图，并且图7是装置100的后分解透视图。根据一些实施方式，以下描述了装置100的其它组件和构造。尽管在以下讨论中参考了如附图中所示的内和外圆柱体，但是该讨论适用于具有几何形状不同的内和外容器的装置。类似地，如以上所描述的，孔可以具有不同于如附图中所示的几何形状，并且孔的不同布置是可能的。
在一些实施方式中，装置100包括两个狭窄的薄壁圆柱体，其分别在顶部开口但在底部封闭，并且内容器104在外容器112内部，且内容器104的外径稍小于外容器112的内径。内容器104的顶部开口用作入口108，然而，其它构造是可能的，例如，入口可以是封闭顶部中的孔。在一个实施方式中，内容器104比外容器112更高并且在顶部以光滑锥形扩大以更好地进行血液液滴采集并且是螺纹的以允许螺旋封盖。两个圆柱体在圆柱体侧壁上具有垂直孔(或狭槽)，从而如果围绕其长纵轴转动，则内部狭槽将与外部狭槽对齐，从而包含在内容器104中的任何液体将流出内容器104和外容器112。如果从对准(初始条件)转走，则内容器104中的任何液体将包含在内容器104中。优选的实施方式具有使得圆柱体之间的空隙将不允许流体从内容器104中的第一孔110泄漏的公差精度。在另一个实施方式中，密封材料涂覆内容器104的外部，这帮助防止泄露，并且还帮助内容器相对于外容器112的移动。就血液分离来说，适合地，密封材料是不与血液反应的和非亲水的如硅润滑油。在一些实施方式中，分别配置内容器104和外容器112和/或相对于彼此配置以形成紧密密封，这使得内容器104的内容物维持在内容器104内，直至狭槽对准。
内容器104和外容器112的厚度应最小化以限制受每个孔110，114的厚度控制的体积中所保留的液体量，并且同时维持足够的刚性以防止或最下滑可能导致泄露的变形。适合的材料可以包括例如金属，如铝，但优选的材料是不与血液反应的相对中性的疏水性/亲水性聚合物，如聚乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯。内容器和外容器104和112，并且具体地内容器104的内壁应是相对惰性的光滑表面，并且既不明显疏水，也不亲水，这将防止细胞及其它样品组分粘合至壁。
在一个实施方式中，图20是内容器104的正透视图，图21是内容器104的后透视图并且图22是内容器104的顶视图。
在一个实施方式中，两个圆柱体具有螺纹，这使得内容器104能够在外容器112顶部旋拧到外容器112中，从而以连接布置紧固圆柱体，并且使得初始狭槽未对准并后续对准(优选地，通过手工转动内容器104)，同时使内容器104和外容器112垂直对准。设计螺纹以维持圆柱体直径上的精密公差。将内容器104中的第一孔110升高到底部上方以达到在沉降后，血液中的大部分细胞物质与球轴承一起将位于孔的下方的高度。在内容器104顶部附近的外侧存在较厚的环形区域(止动点)，其起到一旦狭槽对齐，停止顺时针旋拧的止动点的作用。其它结构可以提供类似的止动点或结构以帮助内容器104和外容器112之间的对准(或未对准)或者另外帮助内容器104相对于外容器112的一种或多种特定的构造。
在一些实施方式中，内容器104的顶部包括样品获得结构122，在本文中其显示为“勺形(scoop)”隆凸(protuberance)，这使其更好地挖取或采集血液液滴。该勺还可以起刺刀的作用以使封盖124中的稀释剂储罐116破裂。隆凸可以例如切割塑料密封，从而释放稀释剂储罐116的内容物。内容器104可以配置为帮助采样如血液液滴，和/或将样品与稀释剂混合。
图10A是根据一个实施方式的装置100的正视图。图10B是沿图10A的线A-A的截面视图。
在一些实施方式中，在外容器112的底部附近或底部中存在小通气孔132(图10B)，当将内容器104向下旋拧到外容器112中时，小通气孔允许空气离开。
在一些实施方式中，代替将内容器104和外容器112保持在一起并对准的螺纹，在内容器104的外侧，顶部附近存在薄的突出环(未显示)，可以将环挤压成在外容器112内侧、顶部附近的薄的下压环以将圆柱体保持就位，但是允许内容器104在外容器112中容易的转动。在该实施方式中，在内容器和外容器112两者的外侧存在突出突片，其限制内容器104在内容器104和外容器112中的孔180度未对准至完全对准之间转动。其它构造是可能的，如滑入配合布置。
图11A是根据一个实施方式的封盖124的顶透视图。图11B是封盖124的底透视图，并且图11C是封盖124的底视图。图12A是根据一个实施方式的封盖124的侧视图，并且图12B是沿图12A的线B-B的截面视图。
在一些实施方式中，螺旋封盖124含有内部稀释剂储罐116，如例如图12B中所示，其被封闭在内部并且适合地位于封盖124顶部。就从血液液滴的血浆采集来说，稀释剂储罐116适合地含有1-400μl溶液或稀释剂混合物。封盖124的开口可以包括薄塑料或密拉密封(mylar)131，其保持稀释剂混合物就位，但是设计以易于切割，从而释放液体。这可以嵌入封盖124开口中，使得一开始封盖124可以旋拧到内容器104上，但不切割密封131。
在一些实施方式中，储罐还含有混合辅助物，适合地由不反应的金属合金如黄铜制成的低重量球轴承130，一旦释放，球轴承将提高样品107和稀释剂109的混合。优选地，该金属球轴承130足够小以易于装配到内容器104中，比样品和稀释剂更致密，但不占据太大的体积。混合辅助物帮助稀释剂和样品如全血的混合，借此加快分离过程。可以通过温和手动搅拌或“摇晃”容器来进行适当地混合，这在存在球轴承130的情况下足以实现充分混合。就从全血分离血浆来说，这种布置避免了可以使细胞破碎，借此获得污染更严重的血浆产品的更侵袭性的技术。
在一些实施方式中，在封盖124顶部存在小空气或膨胀排气孔(未显示)，以使得装置100和稀释剂109能够冷冻。
在一些实施方式中，图23中的实施方式中所示的封盖垫片126，在一个实施方式中，小塑料圆柱体在顶部在内容器104上宽松配合并置于止动点上方并且当就位时起到垫片的作用，封盖124不可以拧上以允许勺(或其它类似器件)破坏密封，但是当在封盖124除去之后并且在将封盖124拧到背后之前容易地除去时，勺(或其它类似器件)现在可以破坏密封并将稀释剂释放到内容器104中。
在一些实施方式中，存在图24A和24B中的实施方式中所示的对准突片128，在本文中作为拉动可除去的突片显示，其连接在防止内容器104在外容器112中顺时针转动的止动点下方并且使内容器104中的孔110与外容器112中的孔114保持180度水平对准远离，但是当拉动除去后，将允许内容器104进一步转动(适当地进一步1/2顺时针转动)，使得内容器104和外容器112中的孔达到水平和垂直对准。
对于血浆分离中的使用，适合地使用不与血液反应并且不改变血浆组成浓度的材料制造以上所描述的装置100的组件。这类材料的实例是聚丙烯。在一个实施方式中，除球轴承130以外，用塑料，适合地聚丙烯制造流体分离组件102的一些或全部以上所描述的组件。
在一些实施方式中，使用可以将血液或组成浓度影响至以下水平的材料制造这些组件中的一个或多个，该水平是装置100或分析装置100的输出的处理器可以减轻、解释和/或耐受的。
在一些实施方式中，出口118通向用于接收流体的分离组分的收集室或容器(未显示)。在一个实施方式中，该收集室或容器可释放地连接至装置100的其余部分。在另一个实施方式中，将出口118配置用于连接至用于取回流体的分离组分的另一个装置，例如，注射器。
在其它实施方式中，出口118流体连接至反应模块120。
反应模块
在一个实施方式中，反应模块120或其部分可以例如通过滑入配合连接来连接至装置100的其余部分。如将显而易见的，这可以使用户能够选择用于与分离装置100一起使用的模块。此外，这使得分离装置100和反应模块120能够分别存储和输送，这可以是有益的，因为基于以下所描述的反应区中所存在的分析物，可能需要更精密地控制反应模块120的存储条件。
图13是根据一个实施方式的外容器112和连接的反应模块120的支撑结构138的正透视图。图14是外容器112和连接的反应模块120的支撑结构138的后透视图。图15是外容器112和连接的反应模块120的支撑结构138的顶视图。图16是外容器112和连接的反应模块120的支撑结构138的正视图。图17是外容器112和连接的反应模块120的支撑结构138的侧视图。图18是外容器112和连接的反应模块120的支撑结构138的后视图。图19是外容器112和连接的反应模块120的支撑结构138的底视图。
反应模块120包括用于支撑样品接收结构140的支撑结构138，其包括在其上或其中沉积有对所关心的分析物特异的试剂体系的至少一个反应区，试剂体系一旦与分析物相互作用，将产生指示所关心的分析物的测定值的信号。在优选的实施方式中，样品接收结构140具有在其上或其中沉积的多个反应区152a，152b，152c，153a，153b，153c，如以下进一步描述的。
尽管在一个实施方式中，未具体限制支撑结构138的尺寸与形状，但是在一个实施方式中，支撑结构138是能够在其上接收样品接收结构140的平面平台。在一个实施方式中，样品接收结构140可以通过用户，例如，通过滑入配合连接至支撑结构。在一个实施方式中，支撑结构138与外容器112整体形成，而在另一个实施方式中，支撑结构138可释放地可连接至外容器112。
如以上所描述的，样品107可以是全血，并且一旦样品沉降且第一孔110与第二孔114对准，则血浆能够通过第一和第二孔(110，114)的对准所产生的出口118离开内容器104，出口118与反应模块120流体连通。
反应模块120包括用于将分离的流体组分进一步分配至不同反应区152a，152b，152c，153a，153b，153c的部件(means)，该部件可以包括通道或孔或者对反应具有适当分离水平的吸收剂层部分。
反应区152a，152b，152b，153a，153b，153c可以包括试剂、分析物稀释剂、反应指示剂、样品或其部分，它们可以是固定的。可以通过将试剂在反应区表面，如吸收剂层上干燥来实现固定化。在一个实施方式中，在反应区表面上沉积之前，将试剂与PVA结合。
反应模块120可以是集成的正方形垂直平台。可以单独构建反应平台，并且反应平台与分离装置100是可连接的。作为另外一种选择，平台可以与分离装置100的一个或多个部分整体形成，并且具体地，可以与外容器112整体形成。反应模块120的其它形状和构造是可能的。
接收结构140可以包括一个或多个(优选地多个)通道，通道用于将样品(例如，分离的血浆样品)引导至各个反应区(就图25来说，通过参考编号150a，150b，150c显示通道150，通道与反应区152a，152b和152c相关)。尽管使用术语“通道”，但是应当理解不具体限制通道的具体形状或尺寸，只要相关结构提供将样品分配和输送至各个反应区152a，152b，152c的功能。此外，通道150a，150b，150c可以是亲水材料的开口通道，即样品通过它流通或者通道通过它可以形成的孔，无论是部分还是完全流通或形成，开口通道起到毛细作用(wick)以将样品输送至反应区152a，152b，152c。此外，通道可以穿过串联布置的多个反应区(如图25所示)，即在读取层上与第一和第二反应区对准的位置沉积前，相同的分配样品可以通过第一反应区和第二反应区。
在一些实施方式中，接收结构140可以是由多层纸或其它多孔材料形成的被动垂直流动薄片，其设计为允许流体在多个限定通道中从一层流至另一层，并且包括在每层上布置的在所期望的生物化学反应中使用的溶解试剂。最终或最外层可以是透明的以允许照相机或其它光检测设备测量在通道终点或读取区通过生物或化学发光反应所产的光强度或者比色反应的颜色吸收率或反射率。
在一些实施方式中，接收结构140可以是由透明材料如聚二甲硅氧烷(PDMS)所形成的被动侧向流动薄片，并且接收结构140的设计使得液体沿通道在PDMS中流动，从而沿通道在特定区域收集试剂，其中最终区域是如本文所描述的读取区。
在一些实施方式中，接收结构140可以包括垂直和侧向流动通道和区域的混合体。
在一些实施方式中，接收结构140可以由透明薄片材料如PDMS形成，其在正面、侧面或背面上具有电接触，电接触可以配置为驱动微流体阀和泵以使得能够将流体动态泵送通过多个通道和区域以吸收试剂并产生所期望的检测反应。这类电接触可以设计为接触在分离装置100上制造的相应接触，并且进一步接触计算装置如计算装置1102，或基站如基站134中集成的相应电极。在计算编程下，适合的控制器可以用于通过电极和电接触控制接收结构140或分离装置100上的任何微流体泵和阀。
在一些实施方式中，接收结构140可以是数字微流体薄片(DMF)，其电极与分离装置100中的相应接触物理接触，并且接触计算装置，如计算装置1102，或基站如基站134，这允许将适合的电压程序化应用至DMF中的多个点或区域以使用如闭合的电介质上的电润湿(Closed Electro Wetting On Dielectric)(EWOD)的技术控制流体。
在一个实施方式中，样品接收结构140包括相对于出口118定位的多个基底层(如以下进一步描述的)，使得一旦内容器孔110与外容器孔114对准，则内容器104中的样品的分离组分穿过出口118和这些层。
在一些实施方式中，设计反应模块120，使得离开对准狭槽的任何液体将碰到反应模块120的“背部”，并且样品穿过样品接收结构140的层直至它达到装置外部上的最终读取层。
通向样品接收结构140表面的外容器112的孔114可以填充亲水材料，适当地纯纤维素，以起到亲水管路的作用并辅助任何流体的毛细管流动并使任何空隙体积最小化。在一些实施方式中，可以通过其它机制，包括其它材料提供亲水管路。
如本文所使用的，“反应区”是指在其上或其中沉积了对所关心的分析物特异的试剂体系的基底区域，试剂体系一旦与分析物相互作用，将产生指示所关心的分析物的测定值的信号或者产生反应产物，一旦将反应产物输送至其它反应区，则产生指示所关心的分析物的测定值的信号。
适当地，将试剂体系沉积到基底上并冻干。可以与载体、稀释剂或沉积助剂结合适合地沉积试剂体系。在一个实施方式中，将试剂体系结合明胶或PVA沉积。在一个实施方式中，PVA。
图25显示了根据一个实施方式的反应模块120的样品接收结构140。图26是根据一个实施方式的装置100的示意图，该装置包括样品接收结构140。在一些实施方式中，装置100设计为保持其中可以实施多项测试的反应模块120(即反应模块120包括多个通道)。反应模块120适当地使用如垂直流动、层压层和毛细管流动微流体的技术。适合在构建反应模块120层中使用的方法可见于Three-dimensional microfluidic devices fabricated inlayered paper and tape Andres W.Martinez,Scott T.Phillips,and GeorgeM.Whitesides PNAS December 16,2008.105(50)19606-19611；https://doi.org/10.1073/pnas.0810903105(该文献以其全部作为参考并入)。在一些实施方式中，反应模块样品接收结构140包括一个或多个散布层(如图25所示，作为单一散布层142)、一个或多个试剂层(如图25所示，作为两个试剂层146a和146b)和读取层148。样品接收结构140还可以包括一个或多个过滤层(如图25所示，作为单一过滤层144)。
在一些实施方式中，反应模块120使用垂直流动技术，从而将具有图案化的亲水/疏水区的层或片层(试剂层)层压在一起，例如，一个在另一个的顶部，以这种方式提供流体通过它将从一个片层流动至下一个片层的通道150a，150b，150c。在每个片层中，每个通道的区域可以含有冻干的化学品，在使用期间，化学品将溶解并与通过该区域流动的流体反应和/或在其中溶解并反应。在一些实施方式中，通道和反应区可以另外图案化并另外提供通过它可以引导样品的结构。
在一些实施方式中，使用光刻紫外线固化技术和SU-8负光致抗蚀剂产生被疏水区围绕的亲水区的图案。例如，将图案印刷至醋酸纤维素透明片上，转移至SU-8处理的WhatmanTM 1号纸上并用紫外灯活化。在一些实施方式中，将被疏水性SU-8围绕的亲水性小圆圈阵列用于每个试剂层。
现将描述根据一些实施方式的反应模块120的多个层。在一个实施方式中，第一层是“散布层”142，它是薄的亲水层。散布层可以由纸如来自Texwipe的Technicloth或PorexCorporation的过滤材料制成。该层的目的是一旦样品到达该层，快速且均匀地散布样品，在一个实施方式中，样品是来自装置100的稀释的部分沉降的血浆。
在一些实施方式中，散布层142通过粘合层160a直接固定至过滤层144。可以使用例如图案化的双面胶带，如来自Adhesives Research Inc.的
Figure BDA0003249819310000191
90445Q将该过滤层144固定至散布层142，借此在胶带中切割小孔，孔形成以上所描述的通道的一部分。这些孔具有相同尺寸并且对准反应区。在一些实施方式中，用纤维素粉填充通过双面胶带厚度所产生的小空间(层之间的间隙)，否则这些空间中的空气可能阻碍从一层向下一层的流动。固定层的其它方式将是本领域技术人员已知的。
粘合样品接收结构140的层的其它方法包括粘合层同时允许流体流动通过的多孔胶水，实例是聚乙烯醇，以及通过将层对齐并保持彼此均匀接触的外部构造的层的加压密封。
滤膜的实例包括Pall Corporation的VividTM血浆分离膜和Advantec的混合纤维素酯(Mixed Cellulose Ester)3μm滤膜。
在一些实施方式中，过滤层144之后是层压在一起的一个或多个试剂层146。在一个实施方式中，使用双面胶带连接试剂层146。在一些实施方式中，最终层，读取层148是由材料如聚碳酸酯、丙烯酸类(acrylic，丙烯酸树脂)或聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的刚性透明层，并且可以通过胶带固定。在任何情况下，不考虑所使用的材料，读取层148应是完全或基本透明的以允许其分析。
将发光试剂适当地结合PVA在由图案化胶带所形成的凹孔中冻干。在一些实施方式中，将发光试剂与多糖一起冻干。胶带中孔的不同形状、数目和布置(其对应于反应区)是可能的。将通过反应模块120的尺寸限制孔的最大数量，而最小数量将由要进行的测试数决定，如以下将进一步讨论的。尽管在一个实施方式中，未具体限制反应区的数目，但是鉴于上述考虑适合的数目在3至30之间，优选12至21之间。在一个实施方式中，反应模块120具有18个反应区，如图8所示。如以下将进一步解释的，在一个实施方式中，为每个分析物测试提供3个反应区。
在这些实施方式中，分离装置100配置为为每个测试提供3个反应通道：
Figure BDA0003249819310000201
尽管为了方便起见，将以上反应通道表示为通道1至3，但是应理解样品可以同时或接近同时到达每个通道中的最终反应区并同时分析。作为校准品提供反应通道2和3。这些通道具有在其上或其中沉积的已知量的要测试的分析物。在一个实施方式中，通道1可以不具有在其中沉积的分析物，而在另一个实施方式中，所有3个通道可以具有在其中沉积的已知量的分析物。通过应用标准添加法，可以确定分析物的浓度。有关标准添加法的其它细节可见于Harris,Daniel C.(2003).Quantitative Chemical Analysis第6版.New York:W.H.Freeman and A systematic approach to standard addition methods ininstrumental analysis.Journal of Chemical Education.57:703.Bibcode:1980JChEd..57..703B.doi:10.1021/ed057p703，以上两篇文献以其全部内容作为参考并入本文。这可以提供实时校准并限制或消除可以随时间改变的系统问题，从而导致误差，如照相机镜头污染和/或由于室温、湿度等的影响。
在一个实施方式中，独立于分离装置100制造反应模块120，然后将其连接至分离装置100。在一个实施方式中，反应模块120具有与分离装置100的凹口匹配的尺寸，在凹口可以将反应模块120紧固就位，如沿边缘使用UV活化胶水通过粘合就位。
适当地，通过读取层产生小通气孔162，如图8所示，其定位在每侧上的顶部附近。通气孔162帮助将分离的流体吸入反应区152a，152b，152c。
在一些实施方式中，通过将任选地处于凝胶媒介物如处于PBS中的0.2-2％PVA或者类似浓度的果胶或明胶中的准确体积的所期望的混合试剂点样，将试剂沉积在试剂层上的反应区152a，152b，152c。沉积后，例如，使用冷冻干燥技术使区干燥。本发明人意外地发现，PBS中的PVA或类似浓度的果胶或明胶的组合为试剂沉积提供了有效媒介物，其可以容易地冻干。因此，在一个实施方式中，提供了在反应表面上固定试剂的方法，包括将试剂与处于PBS中的0.2-2％PVA、果胶和/或明胶合并，将该组合沉积在反应表面上并将沉积的组合冻干。
血液分离方法
还提供了从全血分离血浆的新方法。具体地，提供了用于血液沉降以及使用聚乙烯醇(PVA)的方法。例如，这可以用于帮助测量或测试血浆中的一种或多种分析物和/或使得能够测量或测试血浆中的一种或多种分析物。尽管在一些实施方式中，这种沉降方法可以结合装置100使用，但是在其它实施方式中，这种新方法可以独立于任何具体装置应用，并因此，在一个实施方式中，未具体限制使用这种方法的背景。
这种通过沉降用于分离血液中组分的方法特别适合于微流体血浆分离。
同时，已知明胶、PVA及其它添加剂可以提高血液的沉降速率[The use of Pectinand Gelatin in the Processing of Plasma in the Blood Bank Milton GjelhaugLevine,M.S.,PhD.Robert E.Hoyt,M.S.,PhD.]。本发明人意外地发现，可以将小量具有特定分子量范围的PVA用于从全血有效沉降血浆，并且具体地用于从全血有效分离微流体量的血浆。
因此，在一个实施方式中，出于血浆分离的目的，提供了沉降全血的方法。使用PVA沉降样品或其部分。例如，将样品以两份稀释剂比一份血液稀释，其中稀释剂为适合地处于PBS缓冲液中的具有50,000-250,000道尔顿的分子量的0.2％至0.9％重量/体积浓度的PVA，在一个实施方式中，具有50,000至205,000道尔顿的分子量的PVA，在一个实施方式中，具有205,000道尔顿的分子量的PVA(70-100％水解的)，在一个实施方式中，88％水解的(例如，来自Sigma的Mowiol 40-88)。这种方法适合于沉降小体积的全血，并且具体地体积小于5ml，包括体积小于1ml和小于0.5ml。如以上所描述的PVA的使用能够在大约数分钟内并且就本文所描述的样品体积来说，在小于5分钟内完成或基本完成来自全血的细胞材料的沉降。
可以通过物理移位，例如，通过样品容器的倒转或移动来帮助稀释、混合和/或沉降。这可以通过包含在容器内的混合结构(例如，混合球轴承)来进一步得到帮助。混合结构适合地比要混合的组分更致密，同时不占据大量体积。
在一个实施方式中，分离沉降的样品或其部分以从剩余的血液组分中除去血浆组分，并且可以任选地对其进行进一步过滤。在一个实施方式中，使用装置100进行这些后续步骤。
过滤的组分(例如，滤液)可以用于分析，例如，检测一种或多种组分的量的分析。例如，这些分析可以包括化学或生物发光反应。其它实例可以包括光谱学(spectroscopy)、光谱法(spectrometry)、光度法、荧光或其它分析定量技术。以这种方式，可以检测和/或测量血液样品中的一种或多种组分。
计算稀释因子
现将相对于血液样品描述稀释因子的计算。在一些实施方式中，其中预稀释了初始全血，必须已知稀释因子以正确计算血浆中任何分析物的浓度。此外，因为可能难以测量系统如本文所描述的那些可能由最终用户而不是技术人员操作的那些系统中的少量血液的体积，因此所收集的全血的量将不会是准确已知的。另外，因为每个人的红细胞比容可以是显著不同的，因此样品中血浆的量不是容易已知的。
在一些实施方式中，通过向稀释剂中添加已知浓度的血液中通常不存在或通常对血液无反应性的可溶性化学品/分析物，然后使用本文所描述的测试规程测试该分析物来解决该问题。已知该分析物的最终和初始浓度，可以计算稀释因子并且它将对血液中的所有分析物成立。以下提供用于进行稀释因子测试的分析物的实例。血浆稀释因子(DFp)可以计算为DFp＝VT/VP，其中VT是血浆体积(VP)加稀释剂体积(VD)的总和。当对稀释的血浆进行测试时，在分析和测量分析物浓度(稀释液中的[Xr])之后，将结果乘以DFp以确定真正的分析物浓度，真实患者血浆中的[X]。([X]＝DFp*[Xr])。结果为DFp＝[X]/[Xr]。类似地，对于稀释剂的稀释因子，DFd＝VT/VD并且Dfd＝[Y]/[Yr]，其中[Y]是稀释剂中分析物的实际浓度并且[Yr]是测量浓度。可以容易地显示DFp和DFd之间存在关系，即DFp＝DFd/(Dfd-1)和DFp＝[Y]/([Y]-[Yr])。因此，通过测量稀释剂中分析物的稀释浓度并且已知初始浓度，可以在实际上不知道所收集的血液或血浆的体积的情况下计算血浆的稀释因子。可以使用处理器进行这些计算并且处理器可以作为输入接收一个或多个测量值和/或帮助或获得测量值。
在一些测试方法中，如使用CB，与校准品相比，在反应中使用的血浆体积(稀释或未稀释)可能是关键的。可以期望具有已知的体积或者已知与校准品相同的体积。注意，它可以是重要的流体体积，而不是设计以保持流体的空间体积，因为出于任何原因，流体体积可能更少。在不知道体积的情况下，可能无法计算所测量的分析物的浓度(量/体积)。同样，大部分CB读数反应是基于比率的(在所改变的时间内所产生的光的量)[参见，例如TietzFundamentals of Clinical Chemistry，第6版，Carl Burtis David Bruns，以其全部作为参考并入]。由于血浆量较少且微流体通道宽度的变化、流体流径中的轻微堵塞或流体流径的长度以及层厚度，样品和校准品通道中的反应可能不会同时发生，也不会以相同的流体体积发生。
因此，将已知浓度的血液中通常不存在或通常对血液无反应性的可溶性化学品/分析物添加至稀释剂，然后提供具有试剂体系的反应区以测试该分析物可以解决该问题。
使用装置100分离和分析血浆的方法
根据一些实施方式，相对于用于分离血液中组分的分离装置100(包括反应模块120)(例如，通过用于微流体血浆分离的沉降)描述了用于生物组分分离的实例方法。
参考图27A、27B、27C、27D和27E，该方法包括采样(27A)、稀释(27B)、混合(27C)、沉降(27D)和样品分离(27E)。分离后，在反应模块120分析血浆。
如以下参考图31至35将进一步描述的，在一些实施方式中，可以使用成像系统1100的计算机，例如，计算装置1102(如智能电话)进行分析步骤。计算装置1102可以为用户提供有关时机和表现或者以下所描述的一个或多个步骤的指导。此外，当不正确地实施步骤时，计算装置1102可以检测并提供错误信息或信号。
如图27A所示，用户适当地使用样品获得结构122除去封盖124，除去封盖垫片126并获得样品107。分离装置100通常从手指点刺采集约1-3滴毛细管血液，尽管不需要知道准确的量。如图27B所示，然后用户替换封盖124，该操作使稀释剂储罐116破裂，用一种或多种稀释剂109稀释样品。
如图27C所示，用户通过温和晃动、倒转或搅拌适当地混合样品和稀释剂，从而促进沉降。通常通过混合辅助物如球轴承130辅助该过程。
分离装置100使全血部分沉降，如图27D所示。在稀释剂中使用大大加快沉降速率，但不影响血液的一种或多种或大部分血浆测试并且将细胞物质压缩在容器底部的化学添加剂，沉降可以快速发生，例如，在1至5分钟内。优选的实施方式是2份稀释剂比1份血液的比率，其中稀释剂是处于PBS缓冲液中的0.2％至0.9％的重量/体积浓度的50,000-350,000道尔顿的PVA，优选地205,000道尔顿的88％水解的PVA(例如，来自Sigma的Mowiol 40-88)。在沉降期间，分离装置100可以适当地置于基站134中。
在适合的沉降期过去后，用户除去对准突片128，这允许进一步拧紧封盖，在一个实施方式中，封盖124可以顺时针转动180度，使第一孔110和第二孔114对准，借此稀释血浆通过出口118流至反应模块120，如图27E所示。
如以上所描述的，稀释血浆可以在反应模块120中进一步过滤以除去通过以上所描述的沉降和分离过程未除去的任何剩余的细胞物质。稀释血浆移动通过以上所描述的反应区直至它达到读取层148，在此对它进行分析，通常使用计算装置1102，如智能电话进行分析，如以下参考图31至35进一步描述的。
可以将分析结果呈现给用户或传达至另一方，例如，专业医学人员。
以这种方式，可以提供护理点装置，该装置使得无经验的用户能够实施和/或接收基于小血液样品的一个或多个测试结果。这可以快速完成，而不需要医师或实验室技术人员或者样品向不同研究机构的运输。
在一些实施方式中，使用智能电话照相机、集成计算机处理器以及对于分离装置100进行调整、与之相容和/或开发的应用来进行一种或多种测量或计算。在一些实施方式中，在向反应通道提供血浆之前完全过滤血浆。在一些实施方式中，反应通道体现在多种构造和/或几何形状中的一种或多种中并且可以一起使用通道的一种或多种不同的组合，例如以帮助适当的反应测量和/或分析物浓度计算。反应模块和层可以如本文中更详细地描述的。
在一些实施方式中，基于所使用的试剂的规格，设计分离装置100并将其配置为允许开架贮存。例如，分离装置100可以保存在4或-20摄氏度的冰箱中。
图28是对血液所实施的实例流体分析过程2800的流程图，其包括如图27A至27E所示的生物组分分离方法的一些步骤，包括采样(27A)、稀释(27B)、混合(27C)、沉降(27D)和样品分离(27E)。
可以使用分离装置100的组件实施流体分析过程2800的某些步骤。如以下参考图31至35进一步描述的，在一些实施方式中，可以使用成像系统1100的计算机，例如，计算装置1102(如智能电话)进行流体分析过程2800的某些步骤。
如图28所示，流体分析过程2800可以包括步骤510至550，如以下进一步详细描述的。
可以在分离装置100采集流体样品，例如，血液样品，如例如图27A中所示的。
在步骤510，稀释血液(原始体积可以是未知的)。稀释剂109可以流过分离装置100的稀释剂储罐116中的破裂口，如图27B所示。
在步骤520，使用聚乙烯醇沉降血液(例如，在分离装置100的沉降室106内)，如图27C，27D所示。
在适合的沉降期过去后，用户可以启动分离装置100以使稀释血浆(沉降血液)通过出口118流至反应模块120，如图27E所示。
在步骤530，通过膜(例如，接收结构140的过滤层144)过滤沉降血液。
在步骤540，将过滤的血液引入至接收结构140中的一种或多种试剂(例如，接收结构140中的反应区如152a，152b，152c，或者通道如150(150a，150b，150c))。
在步骤550，可以对在接收结构140的读取层148中发生的反应进行测量，如通过照相机的图像传感器记录的图像数据，并且分析测量值，通常使用计算装置1102，如智能电话进行分析，如以下参考图31至35进一步描述的。
护理点分析
在一些实施方式中，结合智能电话或其它现代数字照相机使用分离装置100。这些照相机使用滤光器将光的红光、绿光和蓝光波长或带宽分离成单独的强度测量值，并将其数字化和存储。因此，例如，图像可以作为具有3个测量强度(RGB)的单个像素的大阵列存储在智能电话中。例如，使用化学和生物发光反应并且通过选择彼此不干扰并且在将导致这种光被照相机记录在单独的通道中的波长产生光的独立的反应方法，可以同时进行两项测试(或者3项或更多项测试)。本文描述了体积测试的实例。其中处理器配置为将对样品分析物所测量的光强度除以对体积测试所测量的光强度，可以将所有通道对体积归一化。通过从照相机采集重复图像，当光产生反应开始(例如，当发现背景以上的光时)并因此在标准时间衰减曲线之后并对于相对开始时间进行调整的光产生反应开始时，它可以在数秒内确定。
对于一种或多种不同的图像相关特征，可以相对于一个或多个阈值进行多种比较和/或归一化。例如，在一些实施方式中，处理器配置为一旦所检测的光超过阈值背景光的值，则启动分析单元。计算机可读介质存储机器可翻译指令，该指令配置处理器来配置可以接收数据(例如，光相关测量值和/或相关数据、分析物相关测量值和/或相关数据、化学和/或生物发光测量值和/或相关数据)并产生一种或多种测试特征如原始血液样品中分析物的浓度的分析单元。
在一些实施方式中，可以实施CB反应方法，CB反应方法可以不干扰在分离装置100上所使用的任何测试方法。该方法还可以通过照相机上不同于用于在分离装置100上所实施的测试的滤光器的滤光器所采集的带宽产生光。例如，该方法可以产生通过蓝光滤光器所采集的光，而所实施的测试将设计以仅在红光滤光器上进行采集。
以下描述了根据一些实施方式的分析物选择的实例方法。通过选择通常存在于血液样品中的分析物，例如，碱性磷酸酶，或者通过向为样品所提供的稀释剂中添加分析物以及通过向测试装置中的每个通道添加相同量的适当的试剂，包括校准品，使得使用本文所描述的方法，这些试剂可以产生光。可以基于到达读取区的样品中的分析物的量设计这种分析物和方法，以一定比率并且以线性方式产生光。基于该设计，在这些实施方式中，对于所提及的所有通道和区域，分析物的浓度可以是相同的，尽管任何具体时间的体积可以是不同的。
在多个实施方式中，可以使用产生发光反应的其它分析物，包括akalumine(与ATP反应以产生光)、荧光虫荧光素酶、NanoLucTM荧光素酶、HyperBlu和Aquaspark ALk(两者都直接与过氧化氢反应以产生特征蓝光和绿光)。
在一些情况下，当体积和干燥试剂相等时，读取区(例如，反应模块或其它反应装置中)将在相同时间段内对分析物显示相同的光强度。然而，如果体积不同，则将直接并按比例改变A的量，并因此特定时间段内(在整个读取区内)的光的量可能是不同的。通过以所有反应区同时所选的暴露时间采集图像(例如，照片)(或者在一些实施方式中，一段时间内的一些照片)并测量或提取表明光强度的数据，本文所描述的方法(例如，使用分离装置100)可以用于获得一个或多个分析物的测量值。光的强度测量值与读取区的样品体积可以成比例。
在一些实施方式中，该相同照片还记录或测量正在测试但在照相机的不同过滤带宽上的真实分析物。在一些实施方式中，选择对于该测试所选的分析物和所使用的试剂，以不干扰测试受试者的真实分析物。此外，可以同时测量两个独立的测试。将测试分析物的强度除以样品中分析物的强度和校准品读数可以对体积进行归一化并解释体积差异的不准确度。
在一些实施方式中，在每个分离装置100上连接有近场通讯(NFC)芯片，该芯片可以识别在装置上可得的型号、批号、测试和/或其它特征以及有关成功测试的表现的任何其它信息。可以通过分离装置100传输和/或接收该信息。
与成像系统中用于分析的移动装置集成
在一些实施方式中，将分离装置100设计作为成像系统的一部分来实现，成像系统包括智能电话，智能电话具有用作读取或测量装置的照相机，和实施分离装置100的图像分析，例如以确定分离装置100的图像中每个像素的带宽强度和使用本文所描述的技术分离和稀释的血浆中化学发光和/或生物发光反应的情况的智能电话的处理器。
图31显示了适合于获得和分析图像，例如，分离装置100的图像，如化学发光和/或生物发光反应的图像的成像系统1100。在一些实施方式中，成像系统1100包括具有图像传感器112的计算装置1102。在使用时，图像传感器1112记录图像数据，例如，分离装置100的图像。在一个实例中，图像数据可以呈现分离装置100的接收结构140的读取层148上的反应区152c，153c的图像，如图25中所示的那些。通过计算装置1102处理所述图像数据，如以下进一步详细描述的。成像系统1100还可以包括基站134。
在一些实施方式中，图像传感器1112记录流体样品的图像，例如，如本文所描述的，稀释的生物流体样品，如从全血分离、稀释并与分离装置100中的试剂反应的血浆的图像。图像数据可以包括识别光强度情况的图像元素。一旦接收图像数据，计算装置1102可以将图像元素与试剂或发光反应情况相关联。例如，这可以包括识别分析物和/或反应的光度法、化学发光、生物发光、电化学发光和荧光测量方法，如本文所描述的。
在一些实施方式中，可以通过计算装置1102确定图像数据中所表示的流体样品如血浆的稀释因子，如本文所描述的。还可以通过计算装置1102确定例如分离装置100的反应区之间的流体的相对体积，如本文所描述的。然后，可以基于一个或多个所观察到的图像元素、流体的稀释因子和相对体积，使用如本文所描述的技术确定所关心的分析物或反应的存在和/或浓度。
在一些实施方式中，计算装置1102和分离装置100可以与基站134结合使用，如图35所示和如以下进一步详细描述的。在使用时，基站134可以用于将计算装置1102和分离装置100相匹配(align)。
以下进一步详细描述了成像系统1100的组件，包括计算装置1102和图像传感器1112。
计算装置1102可以是彼此配合(interface)以提供如本文所描述的互补功能的任何适合的电子装置。装置1102可以是移动计算装置。为清楚起见，在本文的讨论中，为了简便，通常将移动计算装置称为“移动装置”或“装置”。
实例移动装置包括但不限于移动电话、移动智能电话、无线管理器(wirelessorganizer)、呼叫器、个人数字助理、计算机、笔记本电脑、手持无线通信装置、具有无线功能的笔记本计算机、便携式游戏装置、平板电脑或者具有处理和通讯能力的任何其它便携式电子装置。在至少一些实施方式中，本文所提及的移动装置还可以包括但不限于外围装置如显示器、打印机、触摸屏、投影仪、数字式手表、照相机、数字扫描器以及可以与另一个计算装置通讯的其它类型的辅助装置。
在一个实例中，装置1102可以是智能电话，或者一个装置可以是智能电话而另一个装置是外围装置(例如，扬声器、键盘、显示屏、照相机)。如显而易见的，可以设想具有图像记录和处理能力的其它类型的计算装置1102。
图像传感器1112可以是任何适合的图像记录组件，例如，包括CMOS或CCD传感器的照相机。图像传感器1112可以记录图像，如分离装置100的图像，包括例如化学发光和/或生物发光反应的图像，如在分离装置100中发生的那些图像。
可以通过照相机镜头(未显示)和分离通过照相机镜头进入的光的红光、绿光和蓝光波长带宽强度的滤光器(未显示)实现图像传感器1112。以这种方式，计算装置1102可以使对于图像中每个像素所接受的带宽强度数字化。
举例来说，图29显示了智能电话的典型滤光器图。如所示的，波长在410至550的光将有助于对蓝色所测量的相对强度，但是约450至475的波长的光更显著地促进蓝色。约400至625的波长也有助于对于绿色所记录的强度。
在一些实施方式中，图像传感器1112可以与装置1102集成，或者可以作为单独的硬件和/或软件装置实现图像传感器1112。
如图35中的实施方式所示，成像系统1100的基站134可以是廉价的装置，该装置可以设计用于具体的计算装置1102，如智能电话、移动装置或护理点装置，但是可以容易地重新设计以用于其它这类设备。在一些实施方式中，基站134具有以下特征和功能性。
在一些实施方式中，基站134配置为平放在桌子或书桌上，其底面确保它不易于滑脱或翻倒。
在一些实施方式中，基站134配置有相对于垂直22.5度(或不同角度)的凹口，在凹口中可以放置所指明的计算装置1002，借此屏幕对于坐在附近的人是容易看到的。在凹口中，存在小圆形透明表面，当就位时，装置，例如，智能电话的照相机镜头可以位于此处。还将该凹口设计成与装置紧密配合，使得光不可以穿透到智能电话的照相机镜头。凹口的底部和顶部以及两侧将围绕该装置紧密配合，但是可以使其易于除去。
在一些实施方式中，基站134配置为为LED照相机闪光灯提供类似的透明表面。
在一些实施方式中，基站134配置为具有位于基底内部并且邻近透明表面的10×微距镜头，其使得就位的照相机具有2.5cm的焦距。在一些实施方式中，基站134可以容纳不同的镜头和焦距。
在一些实施方式中，基站134配置为具有位于基底顶部的狭槽或结构，狭槽或结构设计为使分离装置100以相对于垂直22.5度(或以另一个角度)就位并达到分离装置100反应模块的中心距微距镜头2.5cm远并直接对准微距镜头的深度。狭槽具有透明表面(与反应模块相同的尺寸)，使得存在通过微距镜头来自智能电话的照相机的反应模块的完整可视图像。设计该基站，使得光无法穿透到该内部区域中。在一些实施方式中，可以改变基站的任何组件的尺寸和构造以适应本文所描述的或推断的不同目的。
在一些实施方式中，基站134配置为具有顶部或封盖124，其中当置于基底上时，基站将包围就位的分离装置100的顶部，使得光不可以穿透到反应模块的顶部。然而，当去除封盖124时，人可以容易地放置分离装置100，顺时针180度转动分离装置100的封盖124，并且当结束时，除去分离装置100。
在一些实施方式中，基站134配置为当照相机就位，顶部覆盖但未安装分离装置100时，计算装置1102可以记录并测量图像以确保透明表面不被涂污或另外受牵连以有助于确保准确测量。在一些实施方式中，可以提供其它这些归一化或校准功能。
在操作期间，计算装置1102还可以测量以确定分离装置100就位并且正确对准，从而确保在CB反应发生之前光未穿透到光学区域中。
在一些实施方式中，基站134可以具有配置以布置在计算装置1102的图像传感器1112和分离装置100之间的一个或多个滤光器，滤光器可以允许更好地分离不同的光波长以用于通过计算装置1102作为图像数据中的图像元素的识别。
在一些实施方式中，可以作为基站134的一部分整体形成全部或部分计算装置1102。
图32是计算装置1102，例如，移动计算装置的高级框图。如将显而易见的，计算装置1102在软件的控制下可以接收图像数据以用于通过一个或多个处理器1210处理以分析图像数据。可以在装置1102上显示处理的图像数据，例如，发光反应的检测，或者通过网络通讯至另一台装置。
如所示的，计算装置1102包括一个或多个处理器1210、存储器1220、网络控制器1230和通过总线1250通讯的一个或多个I/O接口1240。
处理器1210可以是Intel x86、Intel x64、AMD x86-64、PowerPC、ARM处理器等中的一个或多个。
存储器1220可以包括随机存取存储器、只读存储器或永久存储体，如硬盘、固态驱动器等。只读存储器或永久存储体是计算机可读介质。可以使用文件系统组织计算机可读介质，通过控制计算装置整体运行的操作系统控制和管理。
网络控制器1230用作将计算装置与一个或多个计算机网络如例如局域网(LAN)或因特网相互连接的通讯装置。
一个或多个I/O接口1240可以用于将计算装置与外围装置如例如键盘、鼠标、视频显示器等相互连接。这些外围装置可以包括装置1102的显示器。任选地，可以通过一个或多个I/O接口访问网络控制器1230。
通过处理器1210执行来自计算机可读介质的软件指令。例如，可以将软件从存储器1220的永久存储体或者从一个或多个装置通过I/O接口1240加载到随机存取存储器中以用于通过一个或多个处理器1210执行。作为另一个实例，可以加载软件并通过一个或多个处理器1210直接从只读存储器执行。
在一些实施方式中，计算装置1102可以是单一集成电路或芯片上的嵌入系统或微控制器，包括处理器、存储器和输入/输出(I/O)外围设备，以实施该方法并存储本文所描述的指令和数据。在一个实例中，计算装置1102可以是微控制器，如Arduino板和相关软件系统。
图33显示了在计算装置1102的存储器1220内存储的实例软件组件和数据的简化组织。如所说明的，这些软件组件可以包括操作系统(OS)软件1310、图像记录模块1320、图像处理模块1322、装置读取模块1330、信息模块1340、图像数据存储1360和装置数据存储1370。
操作系统1310可以允许与移动装置有关的基础通讯和应用操作。通常，操作系统1310负责确定在装置1102可用的功能和器件，如键盘、触摸屏、与应用同步、电子邮件、文本信息以及本领域技术人员将设想的其它通信器件。在一个实施方式中，操作系统1310可以是AndroidTM操作系统软件、Linux操作系统软件、BSD衍生操作系统软件、iOSTM操作系统软件或者任何其它适合的操作系统软件。在其中使用Android操作系统平台的实施方式中，可以使用用于Android平台的框架API(应用编程接口)器件来实现本文所描述的软件组件。
图像记录模块1320结合图像传感器1112运行并且例如通过使处理器1210指示图像传感器1112记录图像数据，例如，呈现分离装置100中的流体样品图像，并且具体地，化学发光和生物发光反应如流体样品中的那些反应来协调和控制图像传感器1112的运行。
可以通过从以下进一步详细讨论的与分离装置100的状态有关的信息模块1340接收的指令来提示通过图像记录模块1320的图像记录。
在一些实施方式中，图像记录模块1320可以记录一段时间或时间速率(rate oftime)内的图像数据以表示发光反应中随时间所产生的光的速率。在一个实例中，一系列图像数据可以表示每秒通过发光反应所产生的光的光子。发光率可以与反应中分析物的浓度相关或成正比。
图像记录模块1320还可以校准图像传感器1112或者测量图像传感器1112的校准标准品。
在一些实施方式中，基于通过图像传感器1112所产生的图像数据的质量，图像记录模块1320可以检测图像传感器1112是否需要清洁或调整。
记录的图像数据和校准信息可以存储在图像数据存储1360中。
图像处理模块1322分析通过图像记录模块1320所记录的和/或在图像数据存储1360中存储的流体样品的图像数据。图像处理模块1322还可以利用来自装置数据存储1370的装置数据，如以下进一步详细描述的。
在一些实施方式中，图像处理模块1322配置为识别发光情况，如流体样品，如使用本文所描述的分离装置100和技术分离和稀释的血浆中的化学发光和/或生物发光反应。
可以使用通过图像传感器1112所记录的图像数据并且还通过在相同时间在图像数据中的不同区域测量校准标准品来测量分离装置100中流体样品中的化学发光和生物发光反应。照此，图像数据可以含有图像元素如化学发光和/或生物发光元素。
可以基于从装置读取模块330或信息模块340所接收的信息，在图像数据内的特定位置识别图像元素。例如，装置读取模块330可以识别分离装置100内用于图像数据识别的相关反应区的位置。
类似地，在图像数据中，基准标志物在要记录的分离装置100上可以是明显的以为图像数据提供参考系，从而可以识别多个反应的位置，以识别与发光反应有关的图像元素。这种基准标志物可以允许计算装置与不同的图像传感器或照相机一起使用，因为不同的装置可以与分离装置100不同地对准。因此，基准标志物允许按照参考区域(field ofreference)对图像数据进行校准，并且例如在识别其中可以发生发光反应的不同反应区中是有用的。
在化学发光和生物发光中，例如，存在多个反应，每个反应具有特征光带宽。例如，图30显示了多个生物发光反应和化学品。因此，配置处理器1210以例如通过将图像数据与特征光带宽相关联来分析图像数据，其可以用于预测或确定分离装置100中反应和/或化学品的存在，例如，分析物的浓度。
例如，可以记录一段时间内的图像数据，并且可以识别某些图像元素的颜色，例如，与特定带宽有关的颜色。可以随时间记录特定颜色或颜色范围情况的总数并将其用于确定发光反应的情况，并且具体地特定分析物的体积或浓度。
可以对图像进行多次采样以获得一段时间内所产生的光的平均值，这可以改善信噪比并显示发光反应中所产生的光的衰减曲线。
在一些实施方式中，可以通过图像记录模块1320记录一个或多个反应的全部时间内的多幅图像。与多幅图像有关的图像数据可以用于改善信噪比和提供记录光衰减曲线的能力。方便地，这可以改善图像分析的准确度。
在一些实施方式中，图像处理模块1322可以通过装置读取模块1330例如从分离装置100上的NFC标签接收与要对分离装置100中的具体流体样品进行的测试类型以及将检测的分析物有关的信息，以及与其中可以预期发光反应的分离装置100中的反应区位置有关的信息。
因此，图像处理模块1322可以在图像中已知的范围或位置(与反应区位置相关联)作为图像元素检测某些颜色像素以将图像元素识别为对应于发光反应。然后，可以外推实施该发光反应的分析物的量。
使用护理点装置处的计算装置1102同时测量相同区域中的两个(或更多个)独立反应可能要求谨慎选择所涉及的化学品。在一些实施方式中，本文所描述的使用PVA的血液沉降方法和/或血液或样品组分的分离方法包括这种化学品的选择。
使用生物或化学发光基底的多种化学反应可以是类似的并因此如果一起反应则将彼此干扰。它们还可以以重叠波长产生特征光，这在照相机中通过滤光器不能区分。然而，可以选择独立且在有区别的带宽产生光的反应。例如，得自Biosynth的化学品AquaSparkTMBroad Range Phosphatase Substrate在存在Alk磷酸酶(碱性磷酸酶)的情况下反应以产生约510纳米波长的窄带宽的光，该光可以被蓝光和绿光滤光器采集。得自Sigma的细菌萤光素AkaLumine-HCl在存在荧光素酶的情况下与三磷腺苷(ATP)反应以产生约670纳米的光带宽，该光将被红光滤光器采集，但是蓝光和绿光滤光器不采集。这些反应是独立的并且彼此可以不干扰，从而允许在相同反应区中同时反应，每个设计为测量特异但不同的分析物-其中一个可以用于测量每个区域的相对体积的目的。在一些实施方式中，可以从相同结构(例如，反应区)中的同时反应测量一个或多个分析物。本文描述了这种化学的实例。
可以至少部分基于在血浆的图像数据中所识别的图像元素进一步配置图像处理模块1322以确定如本文所描述的在图像数据中出现的血浆稀释因子和如本文所描述的分离装置100中血浆的相对体积。
回到图33，计算装置1102的装置读取模块1330可以例如通过近场通讯(“NFC”)接收分离装置100上的信息。在一些实施方式中，装置读取模块1330可以读取分离装置100上NFC标签信息，以确定要实施哪项测试和例如通过因特网向何处通讯结果。
分离装置100上的NFC标签可以含有与每个反应区在分离装置100上的位置以及每个反应区中是什么(例如，在将流体样品加入其中之前，反应区中存在哪种试剂和/或分析物，如体积分析物和稀释分析物)有关的信息。来自NFC的信息还可以表明正在进行的测试类型(例如，正在检测的是什么测试分析物)。可以通过图像处理模块1322使用该信息以识别所记录的例如分离装置100中流体样品的图像数据中的多个图像元素。
装置读取模块1330还维持和/或更新与分离装置100有关的装置信息，信息存储在装置数据存储1370中。
在一些实施方式中，装置1102使用蓝牙、NFC或本领域技术人员所设想的其它类型的无线通讯与分离装置100通讯。
信息模块1340配置为使处理器1210显示或呈现信息或指令以在分离装置100的使用和操作中以及在分离装置100的记录的图像数据的分析中辅助用户。
在一些实施方式中，基于通过NFC标签读取模块1330所接收到的与分离装置100有关的信息，信息模块1340可以显示或呈现信息或指令。
例如，信息模块1340可以例如通过计算装置1102上的显示器向用户提供有关以下操作的时机和指令：如何和何时采集血液样品，如何和何时将封盖放置在分离装置100上，如何和何时转动封盖使得内圆柱体和外圆柱体的缝隙对齐以及如何和何时在基站134中放置分离装置100。信息模块1340还可以接收来自用户的输入，或者例如，在基站134中放置就位的分离装置100的检测，从而显示某些步骤完成的时间。照此，信息模块1340可以指示图像记录模块320何时开始记录图像。在一个实例中，一旦用户将分离装置100置于基站134中，则信息模块1340可以接收通知。然后，可以提示图像记录模块1320指示图像传感器1112以一定间隔例如每10秒记录图像数据。一旦在图像数据内识别特定图像元素，则图像记录模块1320可以仅保留图像。
图34显示了处理分离装置100的图像的方法1400。通过执行图像记录模块1320的处理器1210实施方框S1410。通过执行图像处理模块1322的处理器1210实施方框S1420以及随后部分。
在方框S1410，通过图像传感器1112记录图像数据，图像数据显示了例如位于分离装置100的读取层的流体样品如血浆，如本文所描述的，血浆自全血分离，稀释并与分离装置100中的试剂反应。图像数据包括识别光强度情况的图像元素。
在一些实施方式中，可以对一定时间速率记录图像数据。例如，图像元素的速率表示每秒通过发光反应所产生的光的光子。发光率可以与发光反应中分析物的浓度相关或直接成正比，如在方框S1420所实施的。
在方框S1420，处理器1210运行以将每个图像元素与一种或多种试剂反应情况相关联以产生关联。
在一个实例中，关联包括将所测量的图像元素的相对强度(例如，颜色)与一种或多种试剂反应的特征光带宽相比较。
在一些实施方式中，可以基于图像数据中随时间所存在的图像元素的速率来确定关联。
在方框S1430，处理器1210运行以确定流体样品的稀释因子。在一些实施方式中，确定稀释因子包括至少部分基于关联估计流体样品中第一分析物或稀释分析物的最终浓度，并将稀释分析物的最终浓度与添加至稀释剂中的稀释分析物的已知初始浓度相比较。
在一个实例中，可以使用如本文所描述的稀释因子测试来进行流体样品的稀释因子的计算。
稀释分析物可以是通常不存在于血液中并且不与血液反应的分析物，例如，如本文所描述的，磷酸烯醇丙酮酸(PEP)或肌氨酸。
在方框S1440，处理器1210运行以确定分离装置100中，例如，分离装置100的反应区之间的流体样品的相对体积。在一些实施方式中，确定分离装置100中流体样品的相对体积至少部分基于基于关联的第二分析物或体积分析物的同时且独立的情况的识别。
在一个实例中，分离装置100的三个反应区可以分别含有相同体积的试剂如磷酸酶底物。对反应区中的两个施用了小但不同量的体积分析物，例如，在使用分离装置100之前，干燥并布置在相应反应区中。
在血浆样品测试中，将含有未知浓度的体积/溶解分析物的血浆引入到三个反应区中的每一个中。
体积分析物可以是例如alk磷酸酶(碱性磷酸酶)。体积分析物如alk磷酸酶的存在可以使试剂如磷酸酶底物反应以产生约510纳米的波长的窄带宽的光。体积分析物可以是通常存在于血液中的分析物，或者可以将分析物添加至稀释剂。可以选择体积分析物以及相应试剂以产生所测量的与其它分析物如稀释分析物和测试分析物所产生的光的带宽不同的带宽的光。
通过识别所产生的发光，可以使用技术如标准品添加法或其它适合的技术来确定流体样品中体积分析物的浓度，并因此确定分离装置100的每个反应区中流体样品的相对体积。
由体积分析物所产生的发光还可以指明两个参数：(i)在每个反应区中预先施用的(pre-dosed)干燥体积分析物在血浆样品中的溶解情况，和(ii)存在于血浆样品中的体积分析物的量，其分别产生发光反应。因此，发光可以指明反应溶液的溶解归一化。
在方框S1450，处理器1210运行以至少部分基于关联、稀释因子和相对体积估计流体样品中的第三分析物或测试分析物的存在或浓度。
测试分析物可以是例如肌酐。在一些实施方式中，测试分析物可以产生带宽不同于由稀释分析物和体积分析物所产生的发光的光的发光反应。因此，目视区分由多个发光反应所产生的图像元素可以是有可能的。
在一些实施方式中，处理器1210可以运行以拒绝处理的图像结果，例如，如果对实施测试所提供的流体样品不足，或者如果结果在预期范围以外(例如，已在特定温度范围以外实施测试，因此结果偏移)。
实施例测试
现将描述可以使用分离装置100和/或使用利用PVA的沉降法和/或使用根据一些实施方式的血液分离方法实施的实施例测试。
本文所描述的装置100适合于实施大部分已知的血浆测试，其特别适用于蛋白和抗体的测试。
肌酐测试的实施例如下所示。将所有试剂在已用疏水模式处理的纸或其它亲水性多孔材料中冻干以使流体流动通过某些圆形区域，同时限制任何其它处的流动。先将每个层中的试剂冷冻干燥，然后将多个层夹住或层压，将亲水性圆形对齐并产生通道，这提供一旦稀释的血浆出现在第一层并且由于亲水作用力(或者通过扩散)在其相应的通道中流动通过每个层直至流体到达包括固定在透明材料如聚对苯二甲酸酯的内表面上的发光试剂的最终读取层的单独反应的能力。固定化技术可以包括将在适合的缓冲液如PBS或TRIS中的0.1-4％的聚乙烯醇混合物中的反应冻干。还可以使用处于类似稀释的明胶和果胶。
通道1：患者肌酐
Figure BDA0003249819310000381
在本实施例中，通道2和3(例如，在分离装置100中的反应模块中)可以含有校准品。在一些实施方式中，这些校准品可以包含在不同的结构中。首先将少但不同的量的肌酐沉积并冻干在层一中。
Figure BDA0003249819310000382
稀释因子测试实施例
现将描述稀释因子测试的实施例。可以使用分离装置100和/或使用利用PVA的沉降法和/或使用根据一些实施方式的血液分离方法实施这些实施例。
磷酸烯醇丙酮酸(PEP)实施例
该测试可以使用两个校准品。在这种情况下，将一定浓度的PEP加入至稀释剂，并将少但不同量的PEP在校准品通道中冻干。在一些实施方式中，这些通道可以是分离装置100中反应模块的一部分或者将PEP冻干至可以例如为单独反应提供结构的不同结构中。
Figure BDA0003249819310000391
肌氨酸实施例：
Figure BDA0003249819310000392
体积测试实施例
在酶-催化反应中，考虑到存在过量基底，反应速率适度地可以与酶浓度直接相关。在CB酶催化反应中，因此所产生的光的速率也可以与酶浓度直接相关。因此，在特定体积中在一定时间间隔内所产生的光的总强度可以与反应速率成正比，并因此与酶浓度和流体体积成正比。对于相同体积，当将所产生的强度与校准品的强度相比较时，例如，处理器可以使用总强度来计算参与反应的分析物的浓度。但是对于不同的体积，必须已知相对差。事实上，已知体积或已知样品和校准品体积是相同的，这可能在最小化由于体积所造成的任何误差中是重要的，这种误差可以直接影响分析物测试的准确性。
在微流体中，确保准确的体积可能是困难的。气泡、流体通道中的微小变化、任何化学涂层的不均匀处理都将影响反应区中流体的体积。为清楚起见，可能重要的不是反应区的体积，而可能重要的是在测量反应的确切时间区域内的流体体积。
为了补偿例如通过智能电话照相机记录图像时每个区域(更具体地，用于每个测试的样品和校准品区)中流体体积的可能变化，在一些实施方式中，将强度测量值相对于体积归一化。在一些实施方式中，这是通过添加恒定量的另一种发光物质实现的，该发光物质独立反应并在与用于样品测试的物质显著不同的带宽发光。可以选择这种物质使得在存在添加至稀释剂或者通常存在于血浆中的酶(如碱性磷酸酶)的情况下反应。
如先前所提及的，所产生的光的总强度可以适度地与酶浓度直接相关，并且所有其它化学组分是相同的，体积相等。换句话说，I＝k1*E*V，其中I是强度，k1是常数，并且E是酶浓度且V是流体体积。在样品具有一定浓度的酶的情况下，当流体最终到达那个区域时，所有读取区可以具有相等的酶浓度。因此，所测量的强度的任何差异直接与流体体积成正比。并且这是参与在相同区域中所实施的其它独立测试的相同流体和体积。因此，可以通过将从测试所产生的光强度除以体积反应的强度来提供归一化。因此，对于样品通道和两个校准通道的测试，配置本文所描述的方法和/或分离装置100的实施方式以将样品强度调整至相对相等。因此，体积变化最小化，同时由于体积差异所造成的任何误差也最小化。
在一个实例中，在每个区域中，根据本文所描述的肌酐测试实施例，将磷酸酶基底，在本实施例中，AquaSparkTM广泛磷酸酶添加至读取层。这种底物在存在alk磷酸酶(碱性磷酸酶)的情况下反应以产生以约510nm为中心的光，在一些实施方式中，将在照相机的蓝光通道中测量这种光。将特定浓度的碱性磷酸酶添加至稀释剂。这种酶催化AquaSpark并使其降解，从而产生光。
Figure BDA0003249819310000411
参考从全血分离血浆来进行该描述，然而，应理解该装置可以用于分离任何适合的滤液。
除从全血分离血浆外，根据本发明的使用PVA的分离方法和分离装置可以用于多种诊断及其它医学应用。
对于本领域技术人员将显而易见的，可以在本文所公开的材料、装置和方法中做出多种修改和改变。将理解实施方式的要素不必须互相排除，并且多种实施方式可以与其它实施方式适当组合。
以上所描述的和所显示的实施例旨在仅是示例性的。应理解该描述涵盖所有等价形式。
部件清单
装置100：
流体分离组件 102
内容器 104
沉降室 106
流体样品 107
样品接收入口 108
稀释剂 109
第一孔(内容器) 110
外容器 112
第二孔(外容器) 114
稀释剂储罐 116
出口 118
反应模块 120
样品获得结构 122
封盖 124
封盖垫片 126
对准突片 128
混合球轴承 130
密封 131
通气孔 132
基站 134
反应模块凹部 136
反应模块120：
支撑结构 138
样品接收结构 140
散布层 142
过滤层 144
试剂层 146
读取层 148
通道 150a，150b，150c
反应区 152a，152b，152c&153a，153b，153c
粘合层 160a，160b
通气孔 162。

Claims (20)

1.一种用于将流体分离成组成组分的装置，包括：
形成沉降室的内容器，所述沉降室用于接收所述流体的样品，所述内容器具有入口和第一孔；
用于接收所述内容器并且具有第二孔的外容器；
可破裂稀释剂储罐，其中一旦破裂，则所述稀释剂储罐的内体积与所述沉降室流体连通；并且
所述内容器和所述外容器中的至少一个在其中所述外容器密封所述第一孔的第一构造和其中所述第一孔和所述第二孔对准以形成用于样品流体的分离组分的出口的第二构造之间可移动。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述外容器和所述内容器是圆柱形或圆锥形的。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，还包括封盖。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述内容器、所述外容器或所述封盖中的一个或多个的移动使所述稀释剂储罐破裂。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，包括用于指明适合的样品容量的标记，并且其中将所述第一孔尺寸化和成形化使得沉降后所述样品流体加上所述稀释剂储罐的内容物的体积将覆盖所述孔的一部分，同时在顶部留出通气孔。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，包括样品获得结构，所述样品获得结构配置为获得适合的样品容量，并且其中将所述第一孔尺寸化和成形化使得沉降后所述样品流体加上所述稀释剂储罐的内容物的体积将覆盖所述孔的一部分，同时在顶部留出通气孔。
7.根据权利要求1所述的装置，还包括与所述出口流体连通的反应模块。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述反应模块包括基底和沉积在所述基底上的至少一个反应区，其中对所关心的分析物特异的试剂体系沉积在所述至少一个反应区中。
9.权利要求1至8中任一项所述的装置用于从全血分离血浆的用途。
10.权利要求9所述的装置用于从全血分离血浆并且用于测试分离血浆中至少一种分析物的用途。
11.一种用于使一定体积的血液沉降的方法，包括：
接收样品；
用含有聚乙烯醇(PVA)的稀释剂稀释所述样品；以及
使稀释的所述样品沉降。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述稀释剂是0.2％至0.9％的重量/体积浓度的PVA并且以.5:1至5:1的所述稀释剂与所述全血的比率稀释所述样品。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述PVA具有50,000至250,000道尔顿的分子量。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述PVA是70％至100％水解的。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述PVA具有205,000道尔顿的分子量并且是88％水解的。
16.根据权利要求11所述的方法，其中使用两份所述稀释剂比一份所述样品稀释一定体积的所述样品，其中所述稀释剂为0.2％至0.9％的重量/体积浓度的PVA，所述PVA具有50,000至250,000道尔顿的分子量。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的方法，还包括从稀释的血浆中分离沉降的细胞材料。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括过滤所述稀释的血浆。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中确定所述稀释的血浆中分析物的浓度。
20.根据权利要求19所述的方法，其中使用对所述分析物特异的试剂体系确定所述分析物的浓度并且其中与PVA一起冻干所述试剂体系。
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