CN1894586A - 使用光学生物盘的血型测定的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及临床诊断化验，相关光学生物盘，和盘阅读装置。本发明涉及使用光学生物盘分析系统执行免疫血液学化验的方法和装置。本发明还涉及用于执行免疫血液学化验的光学生物盘，包括具有与其相关联的编码信息的衬底。编码信息可以由盘驱动器组件读出以控制盘的旋转。该盘也可以包括与衬底相关联的至少一个目标区或俘获区。目标区位于相对于衬底中心的预先确定的位置。该盘还包括在目标区内固定不动的俘获抗体，流体通道，射流回路，或者与目标区相关联的分析室，以及与分析室流体相通的输入位置。

Description

使用光学生物盘的血型测定的方法和装置

相关申请的交叉引用

本申请是2001年11月19日提交的美国专利申请序列号09/988,850的部分延续，其要求2000年11月17日提交的美国临时申请号60/249,477和2000年11月22日提交的美国临时申请号60/252,726的优先权权益。

本申请也要求2002年1月29日提交的美国临时申请号60/353,014；2002年1月31日提交的美国临时申请号60/353,773；2002年4月25日提交的美国临时申请号60/375,568；2002年5月9日提交的美国临时申请号60/379,045的优先权权益。所有上面的申请在此引用其全部内容作为参考。

技术领域

本发明涉及诊断化验和生物分析的领域，并且涉及生物样品中存在的细胞类型和抗体的鉴定以及与其相关的分析。本发明进一步涉及用于生物分析的光学可读盘的制造和使用。

背景技术

医疗诊断化验对于疾病的诊断和治疗，以及良好健康的一般保持是至关重要的。特别有用的是在全血或其成分上执行的生物和化学化验。该领域中发展的一个早期领域是用于输血目的的血型测定。1901年，Karl Landsteiner发现，当一个人的血液与另一个人的血液输血时，他们血液的差异很可能是休克，黄疸，以及通过较早的输血而导致的血液障碍血红蛋白尿的原因。Landsteiner将人的血液分成A，B，和O型并且证明相同血型的人之间的输血不会导致新的血细胞的破坏，并且该突变仅当人与属于不同血型的人的血液输血时发生。第四种主要的血型AB由A.Decastrello和A.Sturli于1902年发现。

从那时起，不同血型测定系统已经被设计。在历史上，血型测定系统的命名已经紊乱。规定优势特性以大写字母给出而隐性特征以小写字母标明的公共规约没有被遵循。同样根据传统，红细胞抗原以字母顺序名称给出或者以抗体生产者的家族命名。

国际输血协会(ISBT)(National Blood Service/Lancaster，PO Box111，Royal Lancaster Infirmary，Ashton Road，Lancaster LA1 4GT，England)已经创立一个命名法的数系以帮助标准化红细胞血型术语。该规约命令，每个系统和集合已经被给予一个数字和字母名称，并且系统中的每个抗原以发现的次序顺序地编号。自该文件起，超过20个血型系统和七个抗原集合已经被定义。

ABO血型测定系统的抗原决定簇的结构由Watkins和Morgan(Nature 180：1038-1040，1957(自然180：1038-1040，1957))，以及Kabat等人(Blood Group Substrates：Their Chemistry and Immuno-Chemistry，1956，Academics Press，New York(血型基体：它们的化学性质和免疫化学性质，1956，学术出版社，纽约))于19世纪50年代建立。许多血清和孤立抗体已经用于ABO血型测定目的。例如，Foung等人(1988)名称为“Human Monoclonal Antibody Against Group ARed Blood Cells(相对于A型红细胞的人类单克隆抗体)”的美国专利号4,764,465涉及直接凝集A型人类红细胞的人类单克隆抗体。作为实例的抗体是IgM，由杂交细胞系S-H22和HHA1产生。

新近，编码抗原决定簇的基因已经被鉴定。参看例如Yamamoto等人(1994)名称为“ABO Genotyping(ABO基因型测定)”的美国专利号5,326,857，其公开定义ABO组织血型的基因和鉴定组织血型ABO状态的方法。描述的方法包括使用DNA探针或者按大小分开血型状态特有的DNA片段，DNA构造，提供组织血液转糖基酶的重组体方法，肿瘤抑制的方法，纯化的组织血型转糖基酶，以及从其产生的结合到蛋白质抗原决定簇的抗体。

许多装置已经用来执行ABO血型测定分析。例如Goldfinger等人(1987)名称为“Portable Blood Typing Apparatus and Method(便携式血型测定装置和方法)”的美国专利号4,650,662公开一种能够快速确定个体的ABO血型和Rh血型的便携式装置以及使用这种装置的方法。该装置具有多个连接在一起、包含从个体获取的血液的微管。微管组件在使用期间连接到包含血型测定试剂的反应室组件。该装置能够快速显象反应室内的试验反应，并且可以在除实验室之外的位置使用以确定个体的ABO血型和Rh血型。

Naldoni等人(1994)名称为“Analyzer for the Determination ofthe Phenotype and the ABO Blood Group(用于确定表型和ABO血型的分析器)的美国专利5,324,479公开一种用于确定病人的ABO血型的分析器。该分析器包括承载沿着同心圆周排列的盛有样品的试管和稀释试管的可旋转板；可由机械装置在清洗位置，用于吸取样品的位置，用于稀释样品的位置以及用于将样品引入读数井中的位置之间移动的配药针；用于清洗所述针的站；用于将提供有十二个反应井的载体元件传送到用于从配药针接收稀释或未稀释样品的位置的传送器单元；在沿着传送器单元向前运动期间将小球供给到每个井中的自动供给器；用于将载体元件传送到读数区的机械装置；计量进入每个井中的特异抗血清或红细胞的单元；以及从抗血清或红细胞引入的时刻起，水平地读出每个井的透射系数的光学读数装置；以及用于在功能上控制分析器并用于发出分析结果的估计的处理器。

名称为“Laboratory In A Disc(盘中的实验室)”的美国专利号6,030,581描述一种包括光盘的装置，该光盘具有用于结合怀疑在样品中的分析物的基本上自持化验装置。名称为“Apparatus and Method forCarrying Out Analysis of Samples(执行样品分析的装置和方法)”的美国专利号5,892,577描述用于进行由光学透明盘支撑的生物、化学或生物化学样品的光学检验的系统和方法。

名称为“Measuring Method Using Whole Blood Sample(使用全血样品的测量方法)”的美国专利号6,143,510描述通过使样品与涂敷有结合到样品中分析物的结合配偶的磁性粒子相接触来定量地测量未稀释全血样品中的分析物的方法。不存在该化验在光学生物盘上执行的描述。另外，名称为“Quantitative Cell Analysis Methods Employing MagneticSeparation(使用磁分离的定量细胞分析方法)”的美国专利号5,993,665描述微观实体固定到集合室中限定区域中使得由自动装置执行分析成为可能。’665专利描述磁性标记的目标实体的定量收集。

在医疗诊断领域中仍然存在对更有效且更廉价诊断技术的需求。与先前方法和系统相比较，我们已经研制出一种用于显象和分析细胞及其成分的简单、小型化、超高精密度、廉价的系统。该系统使用光学生物盘，相关检测组件，以及信息和信号处理方法和软件。

发明内容

在第一方面，本发明提供一种通过在光学生物盘上直接类型测定来确定个体血型的方法，包括将红细胞施加到光学生物盘中的至少一个室、通道、微射流通道、或者微通道，室表面包括包含俘获抗体的至少一个俘获场，至少一个正控制场，以及至少一个负控制场；在盘中潜伏样品以便促进抗原-抗体相互作用；将盘放置到将它支撑在第一面上的光学阅读器中；关于基本上垂直于第一面的轴旋盘以便将未被俘获的细胞与位于室表面上的被俘获细胞相分离；获得试验场，正控制场，和负控制场的测量；分析试验场，正控制场和负控制场的测量以确定个体的血型。在第一方面的某些实施方案中，俘获抗体是IgG抗体或者俘获抗体是IgM抗体。

在第一方面的某些实施方案中，俘获抗体是特别针对红细胞抗原的抗体。在该实施方案的某些实施方案中，红细胞抗原是ABO系统血型抗原，红细胞抗原是Rh系统血型抗原，红细胞抗原是MNSs系统血型抗原，红细胞抗原是P系统血型抗原，红细胞抗原是Lutheran系统血型抗原，红细胞抗原是Kell系统血型抗原，红细胞抗原是Lewis系统血型抗原，红细胞抗原是Duffy系统血型抗原，红细胞抗原是Kidd系统血型抗原，红细胞抗原是Fisher系统血型抗原，或者红细胞抗原是来自任何其他血型的血型抗原。

在其他某些实施方案中，光学生物盘是反射盘或者光学生物盘是透射盘。在第一方面的其他实施方案中，光学生物盘包括CD，CD-R，DVD，或DVD-R。

在该方面的某些实施方案中，光学生物盘具有嵌入于其中的软件，并且测量分布图的分析由软件控制，产生显示个体血型的条形码。

在第一方面的某些实施方案中，俘获抗体是生物素化的并且由结合到那里的抗生物素蛋白链菌素结合到试验场，或者俘获抗体由结合到试验场的第二抗体结合到试验场，或者俘获抗体结合到第二抗体，该第二抗体是生物素化的并且由结合到那里的抗生物素蛋白链菌素结合到试验场。

在第一方面的其他实施方案中，正控制场在其表面上具有结合所有细胞的分子。在其实施方案中，分子是外源凝集素。在其另一种实施方案中，分子是金。

在第二方面，本发明提供一种通过在光学生物盘上反向类型测定来确定个体的血液样品中ABO血型的抗体存在的方法，包括从血液样品中纯化血清；通过将血清与已知ABO血型的细胞混合来创造至少一种样品；将至少一种样品注入到光学生物盘中的至少一个通道中，从而将样品传递到包含细胞结合分子的俘获场上；在俘获场上潜伏样品以使得细胞能够结合到细胞结合分子；将盘放置到将它支撑在第一面上的光学阅读器中；关于基本上垂直于第一面的轴旋转该盘；通过关于基本上垂直于第一面的轴旋转该盘，通过在径向于轴的方向上移动入射束，用电磁辐射的入射束扫描室；检测由与盘相互作用之后的入射束的至少一部分形成的电磁辐射的返回射束；将返回射束转换成输出信号；分析输出信号以确定结合在俘获场上的凝集或未凝集细胞的存在；以及确定样品中抗体的存在。

在第二方面的某些实施方案中，创造步骤包括两种样品的创造，第一样品利用A1型细胞而第二样品利用B型细胞。在第二方面的某些实施方案中，步骤(b)还包括用AB型细胞创造样品。在第二方面的某些实施方案中，细胞结合分子是抗人类免疫球蛋白。在第二方面的某些实施方案中，细胞结合分子是外源凝集素或者细胞结合分子是金。

在本发明的第二方面的另一种实施方案中，创造步骤包括将A型和B型试剂细胞混合在一起以产生细胞混合物。然后，将血清或血浆样品加到细胞混合物。作为结果的血清-细胞混合物加到光学生物盘中的室，并且在预先确定的温度下潜伏预先确定的时间以允许血清中的抗体与试剂细胞之间的充分相互作用，使得如果适当抗体存在于血清样品中，已定型试剂细胞中任何一个的凝集发生。光学生物盘中的室包括俘获场，其包含特别针对“A”试剂的抗体和特别针对“B”试剂的抗体。这些特异抗体或细胞结合蛋白质可以是IgG或IgM。A型试剂细胞将结合到抗A抗原俘获场，而B型试剂细胞将结合到抗B抗原俘获场。在甩出溶液中的未结合细胞(unbound cell)之后，分析俘获场，然后可以使用软件来确定被俘获的细胞是凝集的还是单个的，从而确定针对A和/或B抗原的抗体存在或不存在。

在第二方面的某些实施方案中，光学生物盘是反射盘或者光学生物盘是透射盘。在第二方面的某些实施方案中，光学生物盘包括CD，CD-R，DVD-R，或DVD。

在第三方面，本发明提供一种通过在光学生物盘上反向类型测定来确定个体的血液样品中ABO血型的抗体存在的方法，包括将血液样品施加到光学生物盘中的至少一个微射流通道或回路中，该光学生物盘包括具有至少一个微量过滤器的分离室，至少一个混合室，以及至少一个俘获室或分析室；以第一速度旋转光学生物盘长达第一时间，以便在分离室中实现将血液样品分离成细胞和血清；以高于第一速度的第二速度旋转光学生物盘长达第二时间，第二速度实现血清移动通过微射流通道或回路进入混合室；将已知ABO血型的已定型试剂细胞加到包含血清的混合室中；在一个方向上并且交替地在另一个方向上至少一次旋转光学生物盘长达第三时间，以实现血清和细胞的混合；潜伏血清中的细胞足够长的一段时间以允许抗体-抗原结合；以高于第二速度的第三速度旋转光学生物盘长达第四时间，第三速度实现细胞移动到俘获室中，俘获室包括具有结合细胞(bound cell)的分子的表面；在俘获室中潜伏样品以促进细胞结合到室表面；旋转该盘长达第五时间，以从俘获场中去除未结合的细胞；通过关于基本上垂直于第一面的轴旋转该盘，通过在径向于轴的方向上移动入射束，用电磁辐射的入射束扫描室；检测由与盘相互作用之后的入射束的至少一部分形成的电磁辐射的返回射束；将返回射束转换成输出信号；分析输出信号以确定凝集细胞的存在；以及确定样品中血型的抗体的存在。

在第三方面的某些实施方案中，存在连接到第一俘获室的第一混合室和连接到第二俘获室的第二混合室。在第三方面的某些实施方案中，A1型细胞放置在第一混合室中，而B型细胞放置在第二混合室中。在该实施方案的某些实施方案中，该方法还包括连接到第三俘获室的第三混合室，并且AB细胞加到AB细胞加到其中的第三混合室。

在本发明的第三方面的另一种实施方案中，A1型和B型细胞混合在一起以产生细胞混合物。然后，细胞混合物加到包含血清或血浆的混合室，并且潜伏以允许已定型试剂细胞中任何一个的凝集，如果它们相应的抗体存在于血清样品中。光学生物盘中的混合室与分析室流体相通，分析室包括包含特别针对“A”抗原和特别针对“B”抗原的抗体的俘获场。这些特异抗体或细胞结合蛋白质可以是IgG或IgM。当盘旋转时，混合室中的细胞将移动到分析室中，在那里细胞在它们相应的俘获场中被俘获。在甩出溶液中的未结合细胞之后，分析俘获场，然后可以使用软件来确定被俘获的细胞是凝集的还是单个的，从而确定A和/或B抗原的抗体存在或不存在。

在第三方面的某些实施方案中，细胞结合分子是抗人类免疫球蛋白，细胞结合分子是外源凝集素，或者细胞结合分子是金。在第三方面的某些实施方案中，光学生物盘是反射盘或者光学生物盘是透射盘。在第三方面的某些实施方案中，光学生物盘包括CD，DVD，CD-R，或DVD-R。在第三方面的某些实施方案中，第一速度从大约1X到大约3X，第二速度大于3X但是小于大约5X，并且第三速度大于5X。(1X指速度的音频标准)。

在本发明的第四方面，提供一种执行免疫血液学化验的方法，包括使用生物基质的直接和间接血型测定和血清或血浆抗体检测。该生物基质可以由但是并不局限于交联分子结构形成，包括聚丙烯酰胺凝胶，琼脂糖，聚右旋糖苷，和微球例如右旋糖苷丙稀酰胺球，聚苯乙烯微球，和玻璃珠。交联分子结构或微球可以包装或形成于光学生物盘中的微通道中，以形成生物基质使得生物基质的孔径大小足够大以允许单细胞通过并且足够小以阻碍并保持凝集细胞。通道也可以装满执行期望反应所必需的化验溶液，包括缓冲剂，特异抗体，和/或抗人类球蛋白。光学生物盘中生物基质的创造和化验溶液的制备可以例如如1996年4月30日颁发的Lapierre等人名称为“Method Detecting Antigens and/orAntibodies(检测抗原和/或抗体的方法)”的美国专利号5,512,432中描述地制备和使用，在此引用其全部内容作为参考。本发明的第四方面为当前使用的凝胶试验方法提供一种改进平台，该方法包括美国专利号5,512,432中描述的那些。主要在当前使用的凝胶试验方法由Lapierre和同事于19世纪80年代早期研制(Lapierre，Y.，et al.，The Gel Test：ANew Way to Detect Red Cell Antigen-Antibody Reactions，Transfusion(1990)；30：109(Lapierre，Y.，等人，凝胶试验：检测红细胞抗原-抗体反应的新方法，输血(1990)；30：109))。

本发明的血型测定方法的一个有区别的方面是，能够量化小的室中细胞之间凝集的程度。当离心作用时，单细胞穿过基质材料，在射流回路或分析室底部成小球状，同时凝集细胞或者完全在基质材料上滞留(强反应)或者分布通过它(弱反应)，如下面在图37A，37B，和37C中所示的。

凝集程度的量化通过目测或者通过激光扫描机制在各个光盘室上执行。该量化支持前向和反向的血型测定化验，以及血清或血浆抗体检测和试验。在光学生物盘中实现该方法的主要优点在于它去除以前对费时的清洗步骤的需要，并且它能够使用光盘阅读器及其附随软件使得化验的分析自动操作。

本发明的第四方面的一个优点在于通过将基于基质的方法调换成多室光学生物盘，前向和后向血型测定，血清或血浆抗体检测和试验，以及其他免疫血液学化验可以在一个方便的多室生物盘中实现。这本身将增加例如在血液银行和输血的应用领域中筛选多种样品和血清抗体批量检测的效率。而且通过利用光学生物盘驱动器的显象能力，凝集的程度可以更高精确度来确定。该能力在检测非常弱的正反应方面具有大的价值。这种光学生物盘驱动器例如在2002年1月10日提交的名称为“Optical Disc Analysis System Including Related Methods for Biologicaland Medical Imaging(包括生物和医学显象的相关方法的光盘分析系统)”的美国专利申请序列号10/043,688，在此引用其全部内容作为参考。

在第五方面，本发明提供一种通过光学生物盘上的抗体类型测定来确定个体中血型的抗体存在的方法，包括从血液样品中纯化血清；通过将血清与已知血型表型的细胞或者已定型试剂细胞混合来创造至少一种样品；将至少一种样品注入到光学生物盘中的至少一个通道中，从而将样品传递到俘获场，包括在俘获场上潜伏样品以使得细胞能够结合到细胞结合分子；将盘放置到将它支撑在第一面上的光学阅读器中；关于基本上垂直于第一面的轴旋转该盘；通过关于基本上垂直于第一面的轴旋转该盘，通过在径向于轴的方向上移动入射束，用电磁辐射的入射束扫描室；检测由与盘相互作用之后的入射束的至少一部分形成的电磁辐射的返回射束；将返回射束转换成输出信号；分析输出信号以确定结合到俘获场的细胞的存在；以及确定血型抗体的存在。

在第五方面的某些实施方案中，细胞结合分子是抗人类免疫球蛋白。在该方面的其他实施方案中，光学生物盘是反射和/或透射盘。在该方面的某些实施方案中，光学生物盘包括CD，DVD，CD-R，或DVD-R。

在第五方面的某些实施方案中，加入的细胞其特征在于具有下列中至少一种：ABO系统血型细胞表型，Rh系统血型细胞表型，MNSs系统血型细胞表型，P系统血型细胞表型，Lutheran系统血型细胞表型，Kell系统血型细胞表型，Lewis系统血型细胞表型，Duffy系统血型细胞表型，Kidd系统血型细胞表型，Fisher系统血型细胞抗原，或者来自任何其他血型的红细胞型抗原。

在第六方面，本发明提供一种通过光学生物盘上的抗体类型测定来确定个体的血液样品中血型的抗体存在的方法，包括将血液样品施加到光学生物盘中的至少一个微射流通道，该光学生物盘包括具有至少一个微量过滤器的分离室，至少一个混合室，以及至少一个俘获室；以第一速度旋转光学生物盘长达第一时间，以在分离室中实现将血液样品分离成细胞和血清；以高于第一速度的第二速度旋转光学生物盘长达第二时间，该第二速度实现血清移动通过微射流通道进入混合室；将已知血型细胞表型的细胞加入到包含血清的混合室中；在一个方向上并且交替地在另一方向上至少一次旋转光学生物盘长达第三时间，以实现血清和细胞的混合；潜伏血清中的细胞足够长的时间以允许抗体-抗原结合；以高于第二速度的第三速度旋转光学生物盘长达第四时间，第三速度实现细胞移动到俘获室中，俘获室包括具有抗人类免疫球蛋白分子的表面；在俘获室中潜伏样品以促进细胞结合到室表面；旋转光学生物盘长达第五时间以去除未结合的细胞；通过关于基本上垂直于第一面的轴旋转该盘，通过在径向于轴的方向上移动入射束，用电磁辐射的入射束扫描室；检测由与盘相互作用之后的入射束的至少一部分形成的电磁辐射的返回射束；将返回射束转换成输出信号；分析输出信号以确定细胞是否被结合；以及确定样品中血型抗体的存在。

在该方面的某些实施方案中，细胞结合分子是外源凝集素或者其中细胞结合分子是金。在第五方面的其他某些实施方案中，光学生物盘是反射盘或者光学生物盘是透射盘。在该实施方案的某些实施方案中，光学生物盘包括CD，CD-R，DVD，或DVD-R。在该实施方案的某些实施方案中，第一速度从大约1X到大约3X，第二速度大于3X但是小于大约5X，并且第三速度大于5X。

在第六方面的某些实施方案中，加入的细胞其特征在于具有下列中至少一种：ABO系统血型细胞表型，Rh系统血型细胞表型，MNSs系统血型细胞表型，P系统血型细胞表型，Lutheran系统血型细胞表型，Kell系统血型细胞表型，Lewis系统血型细胞表型，Duffy系统血胞表型，Kidd系统血型细胞表型，Fisher系统血型细胞抗原，或者来自任何其他血型的红细胞型抗原。

在第七方面，本发明提供一种用于确定个体血型的装置。该装置包括光学生物盘，该光学生物盘包括至少一个俘获室，其包括包含第一俘获抗体的层，和包含由第一俘获抗体结合的第二俘获抗体的层，该第二俘获抗体特别针对血型抗原；盘驱动器组件；光学阅读器；以及用于血型分析的软件。

在第七方面的某些实施方案中，俘获抗体是抗IgG抗体或者俘获抗体是抗IgM抗体。在第六方面的某些实施方案中，俘获抗体是特别针对红细胞抗原的抗体。在后者实施方案的某些实施方案中，红细胞抗原是ABO系统血型抗原，红细胞抗原是Rh系统血型抗原，红细胞抗原是MNSs系统血型抗原，红细胞抗原是P系统血型抗原，红细胞抗原是Lutheran系统血型抗原，红细胞抗原是Kell系统血型抗原，红细胞抗原是Lewis系统血型抗原或者红细胞抗原是Duffy系统血型抗原，红细胞抗原是Kidd系统血型抗原，红细胞抗原是Fisher系统血型抗原，或者来自任何其他血型的红细胞型抗原。在第六方面的某些实施方案中，光学生物盘是反射盘或者光学生物盘是透射盘或者光学生物盘包括CD或DVD。

在第八方面，本发明提供一种用于执行免疫血液学化验的光学生物盘。该生物盘包括衬底；与衬底相关联的分离室，分离室包括第一入口；与分离室相关联的过滤装置；与分离室流体相通的第一混合室，该第一混合室包括第二入口；与分离室流体相通的第二混合室，该第二混合室包括第三入口；与第一混合室流体相通的第一分析或检测室，该第一分析或检测室包括俘获场；以及与第二混合室流体相通的第二分析或检测室，该第二分析或检测室包括俘获场。在第八方面的某些实施方案中，光学生物盘不包含通向混合室的第二入口(例如，如果将另外经由第二入口传递的材料以冻干或其他形式提前提供到混合室中)。

在第八方面的某些实施方案中，当血液样品通过入口引入到分离室中并且盘以第一速度旋转时，过滤装置从血液样品中分离白细胞，红细胞，和血小板以提供血清样品。在另外的实施方案中，当盘以第二速度旋转时，血清样品引入到第一和第二混合室中。在另一种实施方案中，第一混合室的入口用来将第一类型的细胞引入到第一混合室中，并且第二混合室的入口用来将第二类型的细胞引入到第二混合室中。在其他某些实施方案中，当盘以第三速度旋转时，血清与第一类型细胞的混合物引入到第一分析或检测室中，而血清与第二类型细胞的混合物导入到第二分析或检测室中。

第八方面的某些实施方案规定以预先确定方式的盘旋转，以在第一混合室中将第一类型的细胞与血清相混合，并且在第二混合室中将第二类型的细胞与血清相混合。在某些实施方案中，旋转该盘的预先确定方式包括交替地在一个方向然后在相反方向上旋转该盘从而产生搅动作用以促进血清和细胞的混合。

在第八方面的某些实施方案中，第一分析或检测室中的俘获场包括第一类型的俘获剂，执行以俘获具有与其的任何亲合性的特异细胞。在其他某些实施方案中，第二分析或检测室中的俘获场包括第二类型的俘获剂，其执行以俘获具有与其的任何亲合性的特异细胞。

在第八方面的某些实施方案中，辐射能的入射束指向第一分析或检测室以确定是否任何细胞由第一类型俘获剂俘获。在其他实施方案中，辐射能的入射束指向第二分析或检测室以确定是否任何细胞由第二类型俘获剂俘获。

在第八方面的某些实施方案中，第一类型的俘获剂是抗人类免疫球蛋白，其具有与结合到细胞的抗体或者结合所有红细胞表面上的分子的非细胞特定分子的亲和性。在第八方面的某些实施方案中，第二类型的俘获剂是抗人类免疫球蛋白，其具有与结合到细胞的抗体或者结合所有红细胞表面上的分子的非细胞特定分子的亲合性。

在第八方面的某些实施方案中，分离室，第一和第二混合室，以及第一和第二分析或检测室在衬底中形成。在第七方面的其他某些实施方案中，分离室，第一和第二混合室，以及第一和第二分析或检测室在结合到衬底的盖子中形成。在第八方面的再其他某些实施方案中，分离室，第一和第二混合室，以及第一和第二分析或检测室在结合在盖子部分和衬底之间的通道层中形成。在第七方面的某些实施方案中，分离室，第一和第二混合室，以及第一和第二分析或检测室部分在盖子部分中形成并且部分在衬底中形成，盖子部分和衬底相互对准地结合在一起从而完全地形成室。

在第八方面的某些实施方案中，光学生物盘还包括编码在信息层中、可由盘驱动器读出的信息。在其某些实施方案中，编码信息用来以规定的方式旋转该盘。在第八方面的某些实施方案中，信息层是反射的。在该方面的再其他实施方案中，信息层是半反射的。

在第九方面，本发明提供一种用于执行免疫血液学化验的光学生物盘。该生物盘包括衬底；与衬底相关联的分离室，该分离室包括第一入口；与分离室相关联的过滤装置；与分离室流体相通的第一混合室，该第一混合室包括第二入口；与分离室流体相通的第二混合室，该第二混合室包括第三入口；与第一混合室流体相通的第一分析或检测室，该第一分析或检测室包括生物基质；以及与第二混合室流体相通的第二分析或检测室，该第二分析或检测室包括生物基质。在第九方面的某些实施方案中，光学生物盘不包含通向混合室的第二入口(例如，如果将另外经由第二入口传递的材料以冻干或其他形式提前提供到混合室中)。

在第九方面的某些实施方案中，当血液样品通过入口引入到分离室中并且盘以第一速度旋转时，过滤装置从血液样品中分离白细胞，红细胞，和血小板以提供血清样品。在另外的实施方案中，当盘以第二速度旋转时，血清样品引入到第一和第二混合室中。在另一种实施方案中，第一混合室的入口用来将第一类型的细胞引入到第一混合室中，并且第二混合室的入口用来将第二类型的细胞引入到第二混合室中。在其他某些实施方案中，当盘以第三速度旋转时，血清与第一类型细胞的混合物引入到第一分析或检测室中，而血清与第二类型细胞的混合物引入到第二分析或检测室中。

第九方面的某些实施方案规定以预先确定方式的盘旋转，以在第一混合室中将第一类型的细胞与血清相混合，并且在第二混合室中将第二类型的细胞与血清相混合。在某些实施方案中，旋转该盘的预先确定方式包括交替地在一个方向然后在相反方向上旋转该盘从而产生搅动作用以促进血清和细胞的混合。

在第九方面的某些实施方案中，辐射能的入射束指向第一分析或检测室以确定第一分析或检测室内凝集的细胞位置和数量。在其他实施方案中，辐射能的入射束指向第二分析或检测室以确定第二分析或检测室内凝集的细胞位置和数量。

在第九方面的某些实施方案中，第一和第二分析或检测室可以包含抗人类免疫球蛋白，其具有与结合到细胞的抗体或者结合所有红细胞表面上的分子的非细胞特定分子的亲合性。

在第九方面的某些实施方案中，分离室，第一和第二混合室，以及第一和第二分析或检测室在衬底中形成。在第七方面的其他某些实施方案中，分离室，第一和第二混合室，以及第一和第二分析或检测室在结合到衬底的盖子中形成。在第九方面的再其他某些实施方案中，分离室，第一和第二混合室，以及第一和第二分析或检测室在结合在盖子部分和衬底之间的通道层中形成。在第九方面的某些实施方案中，分离室，第一和第二混合室，以及第一和第二分析或检测室部分在盖子部分中形成并且部分在衬底中形成，盖子部分和衬底相互对准地结合在一起从而完全地形成室。

在第九方面的某些实施方案中，光学生物盘还包括编码在信息层中、可由盘驱动器读出的信息。在其某些实施方案中，编码信息用来以规定的方式旋转该盘。在第九方面的某些实施方案中，信息层是反射的。在该方面的再其他实施方案中，信息层是半反射的。

在第十方面，本发明提供一种制造盘的方法，包括：在盘的衬底上提供编码信息层；形成目标区域；在目标区域中提供俘获层；附加至少一种俘获剂。在某些实施方案中，编码信息层是反射层，并且目标区域是从反射层蚀刻的区域。在某些实施方案中，编码信息层是部分反射且部分透射层，并且目标区域是与信息层相邻的区域。

在第十一方面，本发明提供一种制造盘的方法，包括：在盘的衬底上提供编码信息层；提供覆盖盘；在覆盖盘和衬底之间形成射流回路；以及在所述射流回路中形成具有预先确定孔径大小的生物基质。在某些实施方案中，编码信息层是反射层，以及目标区域是从反射层蚀刻的区域。在某些实施方案中，编码信息层是部分反射且部分透射层，并且目标区域是与信息层相邻的区域。

本发明的上述和许多其他特征和伴随优点将通过结合附随附图和实验实例时参考下面的详细描述而变得更好理解。

附图说明

本发明的更多目的，与有助于其的附加特征和从其产生的优点一起将从下面在附随附图中显示的本发明优选实施方案的描述中明白，自始至终相同的参考数字表示相同的组成部分，其中：

图1是根据本发明的生物盘系统的图示；

图2是如结合本发明利用的反射生物盘的分解透视图；

图3是图2中所示盘的俯视图；

图4是图2中示出的盘的透视图，切掉的部分显示盘的不同层；

图5是如结合本发明使用的透射生物盘的一种实施方案的分解透视图；

图6是表示图5中所示盘的透视图，切掉的部分示出盘的半反射层的功能观点；

图7是显示薄金膜的厚度与透射之间的关系的图示；

图8是图5中所示盘的俯视图；

图9是图5中示出的盘的透视图，切掉的部分显示盘的不同层，包括图6中所示类型的半反射层；

图10是更详细示出图1的系统的透视和框图表示；

图11是垂直于图2，3和4中示出的反射光学盘的半径而获得的、显示形成于其中的流动通道的部分横截面视图；

图12是垂直于图5，8和9中示出的透射光学生物盘的半径而获得的、显示形成于其中的流动通道和顶部检测器的部分横截面视图；

图13是示出形成于其中的摆动凹槽的图2，3和4中所示反射光学生物盘的部分纵向横截面视图；

图14是显示形成于其中的摆动凹槽以及顶部检测器的图5，8和9中示出的透射光学生物盘的部分纵向横截面视图；

图15是显示反射盘的整个厚度及其初始折射性质的类似于图11的视图；

图16是显示透射盘的整个厚度及其初始折射性质的类似于图12的视图；

图17是表示本发明的前向ABO/Rh血型方法的一个实例的图示流程图；

图18是表示本发明的细胞俘获技术的一般示意图的图示；

图19是表示本发明的基于生物素/抗生物素蛋白链菌素的细胞俘获技术的图示示意图；

图20是以条形码的形式示出数据输出的平面图；

图21A～21F是表示示出本发明的生物盘的一个实例的制备的一系列横截面的示意图；

图22是示出使用离盘样品制备和盘上样品分析的ABO/Rh血型的反向类型测定的不同方法的图示流程图；

图23是示出使用离盘样品制备和盘上样品分析的ABO/Rh血型的反向类型测定的不同方法的另一个图示流程图；

图24A-24C是显示当ABO/Rh血型抗原的抗体存在时在反向类型测定试验期间的细胞结合的光学生物盘的横截面侧视图；

图25A～25C是显示当ABO/Rh血型抗原的抗体不存在时在反向类型测定试验期间的细胞结合的光学生物盘的横截面侧视图；

图26A～26C是显示在A型和B型细胞混合在一起并且特异抗A和抗B俘获场存在的情况下反向类型测定试验期间的示差细胞结合的光学生物盘的横截面侧视图；

图27是表示反向ABO/Rh类型测定的方法的图示流程图，其中样品制备和处理都在光学生物盘上进行；

图28是示出使用离盘样品制备和盘上样品分析的除ABO/Rh血型之外的血型的抗体类型测定方法的图示流程图；

图29A-29C是包括由进入与俘获场的接触，并且由俘获场俘获的抗体结合的红细胞的光学生物盘的横截面侧视图；

图30A-30C是包括不由进入与俘获场的接触，而没有由俘获场俘获的抗体结合的红细胞的光学生物盘的横截面侧视图；

图31是示出抗体类型测定方法的图示流程图，其中样品制备和处理都在光学生物盘上进行；

图32是表示微射流通道的一个实例的放大平面图，其包含入口、分离室、混合室、俘获或分析室，以及通风口；

图33是表示ABO血型测定试验的输出的计算机监视屏镜头的图示；

图34示出在血型测定分析中使用的过程的流程图；

图35示出包装在包含化验溶液的微射流通道或回路中的生物基质；

图36A和36B描绘在包含预先形成的生物基质的微射流通道中微粒或细胞的添加和凝集的形成；

图37A，37B，和37C显示使用分别描绘强、弱和负反应的生物基质的微粒分离的三种不同模式；

图38是显示半圆形、等半径射流回路的透射光学生物盘的另一种实施方案的俯视图；

图39是图38中所示盘的等半径射流回路的部分的放大详细视图；以及

图40是具有近侧和远侧等半径射流回路的透射盘的再一种实施方案的部分的放大详细视图。

具体实施方式

在这里引用的专利和公开反映本领域中的知识水平，因此在此引用其全部内容作为参考。这些参考的任何讲授与该说明书之间的任何冲突将决定赞成后者。

在这里描述的本发明提供基于适合于光学生物盘的细胞俘获和/或细胞分离技术的诊断化验以及与其相关的方法和组合物。驱动系统与相关的盘。

图1是根据本发明的光学生物盘110的透视图，其被实现为实施在这里公开的细胞计数和示差细胞计数(differential cell counts)。本光学生物盘110结合光盘驱动器112和显示监视器114来显示。与这种类型的盘驱动器和盘分析系统相关的更多细节在2001年11月9日提交的、名称为“Disc Drive System and Methods for Use with Bio-discs(以生物盘形式使用的盘驱动系统和方法)”的共同转让的共同未决美国专利申请序列号10/008,156和2002年1月10日提交的、名称为“Optical DiscAnalysis System Including Related Methods For Biological and MedicalImaging(包括生物和医学显象的相关方法的光盘分析系统)”的美国专利申请序列号10/043,688中公开，这两个专利在此引用作为参考。

图2是光学生物盘110的一种实施方案的主要结构单元的分解透视图。图2是可以在本发明中使用的反射区光学生物盘110(在下文“反射盘”)的实例。主要结构单元包括盖子部分116，粘着元件或通道层118，和衬底120。盖子部分116包括一个或多个入口122以及一个或多个通风口124。盖子部分116可以由聚碳酸酯形成并且优选地在其底部涂敷有反射表面146(图4)，如从图2的透视图看到的。在优选实施方案中，触发标志或标记126包括在反射层142的表面上(图4)。触发标记126可以包括在生物盘的全部三层中的透明窗口，不透明区域，或者反射或半反射区域，其编码有将数据发送到处理器166的信息，如图10中所示，其又与询问或入射束152的操作功能相互作用，图6和10。

图2中所示的第二单元是粘着元件或通道层118，其具有形成于其中的射流回路128或U通道。射流回路128通过压制或切割膜以去除塑料薄膜来形成并且形成所指示的形状。射流回路128的每个包括流动通道130和返回通道132。图2中示出的射流回路128的一些包括混合室134。两种不同类型的混合室134被示出。第一种是相对于流动通道130对称地形成的对称混合室136。第二种是偏斜混合室138。偏斜混合室138如所示形成到流动通道130的一侧。

图2中示出的第三单元是衬底120，其包括目标或俘获场140。衬底120优选地由聚碳酸酯制成并且具有沉积在其顶部上的反射层142，图4。目标区140通过以指示的形状或者备选地以任何期望形状去除反射层142来形成。作为选择，目标区140可以通过掩蔽技术来形成，其包括在涂敷反射层142之前掩蔽目标区140区域。反射层142可以由金属例如铝或金来形成。

图3是图2中所示出的光学生物盘110的俯视图，其中盖子部分116上的反射层142显示为透明的，以显露位于盘内部的射流回路、目标区140，和触发标记126。

图4是根据本发明一种实施方案的反射区型光学生物盘110的放大透视图。该视图包括其各种层的一部分，切掉以示出每个主要层、衬底、涂层，或膜的部分截面图。图4显示涂敷有反射层142的衬底120。活性层144涂敷在反射层142上。在优选实施方案中，活性层144可以由聚苯乙烯形成。作为选择，聚碳酸酯，金，活性玻璃，改良玻璃，或者改良聚苯乙烯，例如聚苯乙烯-结合-顺丁烯二酐可以使用。另外，水凝胶可以使用。作为选择，如该实施方案中说明的，塑料粘着元件118涂敷在活性层144上。塑料粘着元件118的暴露部分示出形成射流回路128的切割或压制U形。本生物盘的该反射区实施方案中的最后主要结构层是盖子部分116。盖子部分116包括在其底部上的反射表面146。反射表面146可以由金属例如铝或金制成。

现在参考图5，显示根据本发明的透射型光学生物盘110的主要结构单元的分解透视图。透射型光学生物盘110的主要结构单元类似地包括盖子部分116，粘着或通道元件118，以及衬底120层。盖子部分116包括一个或多个入口122以及一个或多个通风口124。盖子部分116可以由聚碳酸酯层形成。可选的触发标记126可以包括在薄的半反射层143的表面上，如在图6和9中最好示出的。触发标记126可以包括在生物盘的全部三层中的透明窗口，不透明区域，或者反射或半反射区域，其编码有将数据发送到处理器166的信息，图10，其又与询问射束152的操作功能相互作用，图6和10。

图5中所示的第二单元是粘着元件或通道层118，其具有形成于其中的射流回路128或U通道。射流回路128通过压制或切割膜以去除塑料薄膜来形成并且形成所指示的形状。射流回路128的每个包括流动通道130和返回通道132。图5中示出的射流回路128的一些包括混合室134。两种不同类型的混合室134被示出。第一种是相对于流动通道130对称地形成的对称混合室136。第二种是偏斜混合室138。偏斜混合室138如所示形成到流动通道130的一侧。

图5中示出的第三单元是衬底120，其可以包括目标或俘获场140。衬底120优选地由聚碳酸酯制成并且具有沉积在其顶部上的薄的半反射层143，图6。与图5和6中示出的盘110的衬底120相关联的半反射层143显著地比图2，3和4中示出的反射盘110的衬底120上的反射层142薄。较薄的半反射层143允许询问射束152的一些透射通过图6和12中所示的透射盘的构造层。薄的半反射层143可以由金属例如铝或金来形成。

图6是图5中示出的光学生物盘110的透射实施方案的衬底120和半反射层143的放大透视图。薄的半反射层143可以由金属例如铝或金制成。在优选实施方案中，图5和6中示出的透射盘的薄的半反射层143大约为10-300厚并且不超过400。该较薄的半反射层143允许入射或询问射束152的一部分穿透且穿过半反射层143以由顶部检测器158检测，图10和12，同时光的一些沿着入射路径反射或返回。如下面指示的，表格1表示相对于薄膜厚度的金薄膜的反射和透射特性。金薄膜层在大于800的厚度完全反射。同时光透射通过金薄膜的阈值密度是大约400。

除表格1之外，图7提供基于金的厚度、薄的半反射层143的反射和透射特性的相反关系的图示。在图7中示出的图中使用的反射和透射值是绝对值。

                        表格1

            Au薄膜反射和透射(绝对值)

厚度(埃)	厚度(nm)	反射	透射
				0	0	0.0505	0.9495
50	5	0.1683	0.7709
				100	10	0.3981	0.5169
150	15	0.5873	0.3264
				200	20	0.7142	0.2057
250	25	0.7959	0.1314
				300	30	0.8488	0.0851
350	35	0.8836	0.0557
				400	40	0.9067	0.0368
450	45	0.9222	0.0244
				500	50	0.9328	0.0163
550	55	0.9399	0.0109
				600	60	0.9448	0.0073
650	65	0.9482	0.0049
				700	70	0.9505	0.0033
750	75	0.9520	0.0022
				800	80	0.9531	0.0015

接下来参考图8，显示图5和6中示出的透射型光学生物盘110的俯视图，透明盖子部分116显露位于盘内部的射流通道、触发标记126和目标区140。

图9是根据本发明的透射盘实施方案的光学生物盘110的放大透视图。盘110被示出，其中其各种层的一部分被切掉以显示每个主要层、衬底、涂层，或膜的部分截面图。图9示出具有透明盖子部分116，衬底120上的薄的半反射层143，和触发标记126的透射盘格式。在该实施方案中，触发标记126包括位于盖子顶部上的不透明材料。作为选择，触发标记126可以由在盘的薄反射层143上蚀刻的透明、非反射窗口，或者吸收或不反射来自触发检测器160的信号的任何标记形成，图10。图9也显示通过以指示形状或者备选地以任何期望形状标记指定区域而形成的目标区140。指示目标区140的标记可以制造在衬底120上的薄的半反射层143上或者在衬底120的底部上(盘下)。作为选择，目标区140可以通过掩蔽技术形成，其包括掩蔽除目标区140之外的整个薄半反射层143。在该实施方案中，目标区140可以通过丝网印印墨形成到薄的半反射层143上。在图5，8和9中示出的透射盘格式中，目标区140可以备选地由编码在盘上的地址信息来定义。在该实施方案中，目标区140不包括物理可辨别的边缘边界。

衬底层可以印有螺旋轨道，该轨道在盘的最内部可读部分处开始然后旋出到盘的最外部可读部分。在非可记录CD中，该轨道由一系列具有可变长度的凸起凹坑构成，每个典型地具有用来读盘的光的波长的大约四分之一的深度。凹坑之间的可变长度和间距编码操作数据。可记录类CD的盘的螺旋凹槽具有可检测染色，而不是凹坑。这是操作信息例如旋转速度记录的地方。依赖于试验，化验，和研究协议，旋转速度可以随着加速、恒定速度，和减速的插入或连续时期而变化。这些时期可以关于旋转的速度和时间来精密地控制，以提供例如流体与具有剂，试剂，抗体，或其他材料的悬浮体的混合，搅动，或分离。

继续参考图9，活性层144示出为涂敷在薄的半反射层143上。在优选实施方案中，活性层144是40～200μm厚的一层2％的聚苯乙烯。作为选择，聚碳酸酯，金，活性玻璃，改良玻璃，或者改良聚苯乙烯，例如聚苯乙烯-结合-顺丁烯二酐可以使用。另外，水凝胶可以使用。如该实施方案中说明的，塑料粘着元件118涂敷在活性层144上。塑料粘着元件118的暴露部分示出形成射流回路128的切割或压制U形。

本生物盘110的该透射实施方案中的最后主要结构层是透明、不反射盖子部分116，其包括入口122和通风口124。

接下来参考图10，显示光盘阅读系统。该系统可以是CD，CD-R，DVD，DVD-R或其他已知同等光盘格式的常规阅读器，这种驱动器的改进形式，或者完全不同的专用设备。基本部件是用于旋转盘的马达，用于提供光的光系统，以及用于检测光的检测系统。

图10是光盘阅读器的透视框图，其示出光学部件148，产生入射或询问射束152的光源150，返回射束154，以及透射束156。在图4中示出的反射生物盘的情况下，返回射束154从光学生物盘110的盖子部分116的反射表面146反射。在本光学生物盘110的该反射实施方案中，返回射束154由底部检测器157检测和分析以检测和分析信号单元的存在。在透射生物盘格式中，另一方面，透射束156由顶部检测器158检测，并且也被分析信号单元的存在。在透射实施方案中，光检测器可以用作顶部检测器158。

图10也显示硬件触发机制，包括盘上的触发标记126和触发检测器160。硬件触发机制在反射生物盘(图4)和透射生物盘(图9)中都使用。触发机制使得处理器166能够仅当询问射束152在各个目标区140上时收集数据。而且，在透射生物盘系统中，软件触发器也可以使用。软件触发器使用底部检测器来以信号通知处理器166，询问射束152一击中各个目标区140的边缘就收集数据。图10还示出用于控制光学生物盘110的旋转的驱动马达162和控制器164。图10也显示在备选中实现的、用于处理与透射光学生物盘相关的返回射束154和透射束156的处理器166和分析器168。

光学摄像管和相关设备的许多设计和配置可以在本发明实施方案的上下文中使用。光盘和阅读器的更多细节和备选设计在Compact DiscTechnology，by Nakajima and Ogawa，IOS Press，Inc.(1992)(Nakajima和Ogawa的光盘技术，IOS出版有限公司(1992))；The CompactDisc Handbook，Digital Audio and Compact Disc Technology，by Baert etal.(eds.)，Books Britain(1995)(Baert等人(eds.)的光盘手册，数字音频和光盘技术，Books Britain(1995))；以及CD-ROM Professional’sCD-Recordable Handbook：The Complete Guide to Practical DesktopCD，Starrett et al.(eds.)，ISBN：0910965188(1996)(CD-ROM专业人员的CD可记录手册：实用桌面CD的完全指导，Starrett等人(eds.)，ISBN：0910965188(1996))中描述，所有这些在此引用其全部内容作为参考。

盘驱动器组件因此用来旋转盘，读出并处理存储在盘上的任何编码操作信息，在盘的化验区域中分析液态、化学、生物、或生物化学研究特征，以便在化验区中的材料由驱动器的读出射束分析之前或之后将信息写到盘，或者将信息经由多种可能的接口例如以太网传递到用户、数据库，或者信息可以被使用的任何地方。

如图11中所示，表示根据本发明的光学生物盘110的反射盘实施方案的部分横截面视图。图11示出衬底120和反射层142。如上所述，反射层142可以由材料例如铝、金或其他适当的反射材料制成。在该实施方案中，衬底120的顶面是光滑的。图11也显示涂敷在反射层142上的活性层144。同样如图11中所示，目标区140通过去除期望位置的反射层142的区域或部分，或者作为选择，通过在涂敷反射层142之前掩蔽期望区域来形成。如在图11中还示出，塑料粘着元件118涂敷在活性层144上。图11也显示盖子部分116和与其相关联的反射表面146。因此，当盖子部分116应用于包括期望切掉形状的塑料粘着元件118时，流动通道130从而形成。如由图11中所示的箭头指示的，入射束152的路径最初从盘110下面指向衬底120。然后入射束聚焦在最接近反射层142的点。因为该聚焦在反射层142的部分不存在的目标区140中发生，入射继续沿着路径通过活性层144并且进入流动通道130。然后，入射束152继续向上穿过流动通道，最终使入射落于反射表面146上，在该点，入射束152沿着入射路径返回或反射回，从而形成返回射束154。

图12是根据本发明的生物盘110的透射实施方案的部分横截面视图。图12示出在衬底120上具有透明盖子部分116和薄的半反射层143的透射盘格式。图12也显示涂敷在薄的半反射层143上的活性层144。在优选实施方案中，透射盘具有由金属例如铝或金制成的、大约100-300埃厚并且不超过400埃的薄的半反射层143。该薄的半反射层143允许来自光源150，图10的入射或询问射束152的一部分向上穿透并穿过盘以由顶部检测器158检测，同时光的一些沿着与入射束相同的路径但是在相反的方向上反射回。在该实施方案中，返回或反射束154从半反射层143反射。因此以这种方式，返回射束154不进入流体通道130。反射光或返回射束154可以用于在形成于半反射层143中或上的预先记录信息轨道上跟踪入射束152，如结合图13和14更详细描述的。在图12中示出的盘实施方案中，物理定义的目标区140可以存在或可以不存在。目标区140可以由制造在衬底120上的薄的半反射层143上的直接标记来形成。这些标记可以使用丝网印制或者任何等效方法形成。在没有物理标记用来定义目标区的备选实施方案中(例如，当利用编码软件寻址时)，流体通道130实际上可以用作被限制的目标区域，研究特征的检查在其中进行。

图13是跨越根据本发明的生物盘110的反射盘实施方案的轨道而获得的横截面视图。该视图纵向地沿着盘的半径和流体通道而获得。图13包括衬底120和反射层142。在该实施方案中，衬底120包括一系列凹槽170。凹槽170是从盘中心附近朝向外缘延伸的螺旋形式。凹槽170被实现使得询问射束152可以沿着盘上的螺旋凹槽170而跟踪。这种类型的凹槽170称作“摆动凹槽”。具有波状起伏或波动侧壁的底部形成凹槽170，同时凸起或升高的部分分离螺旋中的相邻凹槽170。在该实施方案中涂敷在凹槽170上的反射层142，如示出的，本质上是共形的。图13也显示涂敷在反射层142上的活性层144。如图13中所示，目标区140通过去除期望位置的反射层142的区域或部分，或者作为选择，通过在涂敷反射层142之前掩蔽期望区域来形成。如在图13中还示出，塑料粘着元件118涂敷在活性层144上。图13也显示盖子部分116和与其相关联的反射表面146。因此，当盖子部分116应用于包括期望切掉形状的塑料粘着元件118时，流体通道130从而形成。

图14是跨越例如图12中描述的根据本发明的生物盘110的透射盘实施方案的轨道而获得的横截面视图。该视图纵向地沿着盘的半径和流体通道而获得。图14示出衬底120和薄的半反射层143。该薄的半反射层143允许来自光源150的入射或询问射束152穿透并穿过盘以由顶部检测器158检测，同时光的一些以返回射束154的形式反射回。薄的半反射层143的厚度由盘阅读器维持其跟踪能力所需要的反射光的最小量来确定。在该实施方案中衬底120，如同图13中讨论的，包括凹槽系列170。在该实施方案中凹槽170也优选地是从盘中心附近朝向外缘延伸的螺旋形式。凹槽170被实现使得入射束152可以沿着螺旋而跟踪。图14也显示涂敷在薄的半反射层143上的活性层144。如图14中还示出，塑料粘着元件或通道层118涂敷在活性层144上。图14也显示不具有反射表面146的盖子部分116。因此，当盖子应用于包括期望切掉形状的塑料粘着元件118时，流体通道130从而形成，并且入射束152的一部分允许基本上不反射地穿过那里。

图15是类似于图11显示反射盘的整个厚度及其初始折射性质的视图。图16是类似于图12显示透射盘的整个厚度及其初始折射性质的视图。凹槽170在图15和16中看不到，因为该截面沿着凹槽170而切割。图15和16显示窄的流体通道130的存在，其在这些实施方案中垂直于凹槽170而定位。图13，14，15和16显示分别反射和透射盘的整个厚度。在这些图中，入射束152被示出最初与衬底120相互作用，该衬底120具有如示出地改变入射束的路径以提供射束152在反射层142或薄的半反射层143上的聚焦的折射性质。

本发明在下面描述，当它关于如在这里描述的光学生物盘上使用的、基于细胞俘获和/或细胞分离技术的临床诊断化验时。本发明这方面的各种实施方案涉及血型测定和抗体类型测定诊断化验。

血型测定化验

参考图17，示出一种用于血型测定或者针对特定血型的抗体检测的系统。该系统包括收集并处理用于诊断目的的血液的方法。在呈现的实施方案中，全血可以由标准刺手指来收集。然后，十微升的该样品用80微升的磷酸盐缓冲盐水(PBS)和10微升的抗凝血剂(例如肝磷脂或ACD)稀释。然后，稀释后的样品通过入口122引入光学生物盘110中。光学生物盘可以是反射盘(图4)或透射盘(图9)。光学生物盘具有至少一个室，其具有目标区140和包含于其中的俘获场。在充分的潜伏期例如5分钟之后，光学生物盘装载到光盘阅读器112上，并且盘旋转大约5分钟。旋转结束时，盘然后被分析并且信息被收集并传送到用于数据处理的系统。在处理收集的数据之后，诊断化验的结果传送到监视器114以显示输出结果。另外的细节在实例2中提供。本发明的系统的优点例如在于光学生物盘和盘阅读器组件使得人能够在野外(也就是不在诊所环境中)快速地执行血型测定分析。

在本发明的各种方面，样品装载到光学生物盘内的室中，该光学生物盘具有一种或多种生物活性俘获剂添加到那里的俘获场。然后，生物盘经受适合于细胞结合的条件。然后，生物盘放置到CD驱动器组件中，以足够将未结合细胞和结合细胞相分离的速度，例如大约1000rpm到大约4000rpm径向地旋转大约一到五分钟。该旋转使得没有由俘获剂结合的细胞从俘获场中去除并且收集在室的单独部分中(例如室中的污物桶)。

如这里使用的，术语“俘获场”包括光学生物盘的目标区或俘获区140，其具有直接或间接附加到那里的俘获剂。俘获场是具有限定界限、边界和范围的表面上的不连续位置。

如这里使用的，术语“俘获剂”指位于俘获场表面上、识别任何分子B并且特异地结合到其上的任何分子A。短语“特异地结合”在这里意思是指当与可能存在于生物样品中的其他分子相比较，分子A到分子B以至少两倍(fold)，至少五倍(fold)，至少10倍(fold)，至少一百倍(fold)，至少1000倍(fold)，至少10,000倍(fold)或更多的结合。作为非限制性实例，特异地识别并结合到其他分子的分子包括抗体，配体，受体，酶，基体(substrate)，生物素，抗生物素蛋白和外源凝集素。本发明的生物活性剂可以从任何源获得，包括但不局限于病毒、细菌、真菌、植物、动物，在试管中或合成产生的材料。

在本发明的某些实施方案中，俘获剂是俘获抗体并且俘获场具有结合到其上的至少一个俘获抗体。如这里使用的，术语“抗体”包括多克隆、单克隆，和重组体产生的抗体。本发明的抗体可以在活体内或者在试管中产生。抗体产生的方法对于本领域技术人员是众所周知的。例如，参看 Antibody Production：Essential Techniques，Peter Delves(Ed.)，John Wiley & Son Ltd，ISBN：0471970107(1997)(抗体产生：重要技术，Peter Delves(Ed.)，John Wiley & Son Ltd，ISBN：0471970107(1997))。作为选择，抗体可以从商业来源获得，例如研究诊断有限公司，Pleasant Hill Road，Flanders，NJ 07836和Ortho诊断系统。

结合到俘获场的俘获剂的选择在本领域技术人员范围内。作为非限制性实例，受体特异的配体可以结合到俘获场为了结合表示由配体识别的受体的细胞，或者俘获场可以由特异地结合在细胞的选择群的表面上表示的糖类结构部分(moiety)的外源凝集素结合为了结合那些细胞。作为选择，俘获场可以由特别针对细胞表面上的受体的俘获抗体结合。因此，在这里提供的本发明容易适应于任何数目的生物化验。关于将俘获剂结合到载体，例如光盘衬底上的相关方面在例如2002年7月12日提交的、名称为“Multi-Purpose Optical Analysis Disc For ConductingAssays And Various Reporting Agents For Use Therewith(用于进行化验的多用途光学分析盘以及以这种形式使用的多种报告剂)”的共同转让美国专利申请序列号10/194,396中公开，在此引用其全部内容作为参考。

术语“抗体”不意味着局限于任何一种特定种类的抗体，例如人，家鼠，鼠，山羊等都由本发明考虑。术语“抗体”也包括任何种类或子类的抗体，因为所有抗体类型可以用来发生凝集反应。作为非限制性实例，IgG抗体类可以用于凝集目的，或者如果较高的抗体多价是期望的，IgM类抗体可以用于相同的目的。特异地结合到细胞的其他类型的免疫球蛋白也包括在本发明的范围内。抗体片段也可以用作本发明的俘获剂。医疗诊断领域中抗体的使用对于本领域技术人员是众所周知的。例如，参看Diagnostic and Therapeutic Antibodies(Methods inMolecular Medicine)，Andrew J.T.George and Catherine E.Urch(Eds.)，Humana Press；ISBN：0896037983(2000)(诊断和治疗抗体(分子医学方法)，Andrew J.T.George和Catherine E.Urch(Eds.)，Humana出版社；ISBN：0896037983(2000))以及Antibodies in Diagnosis andTherapy：Technologies，Mechanisms and Clinical Data(Studies inChemistry Series)，Siegfried Matzku and Rolf A.Stahel(Eds.)，HarwoodAcademic Pub.；ISBN：9057023105(1999)(诊断和治疗中的抗体：技术，机理和临床资料(化学系列研究)，Siegfried Matzku和Rolf A.Stahel(Eds.)，Harwood学术出版社；ISBN：9057023105(1999))，在此引用其全部内容作为参考。

具有结合到那里的俘获剂的俘获场可以以适合于结合细胞的任何方法来构造。在本发明的某些实施方案中，一种或多种俘获剂可以直接连接到俘获场。因此，俘获场可以与单一俘获剂的多个拷贝均匀地结合，或者作为选择，俘获场可以与两种或多种俘获剂的多个拷贝结合以增加结合反应的特异性。在其他实施方案中，俘获剂可以间接地连接到俘获场。作为非限制性实例，俘获场可以用蛋白质例如抗生物素蛋白链菌素涂敷并且俘获剂例如抗体可以通过附加到抗体的生物素结构部分连接到抗生物素蛋白链菌素。

在本发明的某些实施方案中，本发明的俘获场具有结合到那里的第一俘获剂并且第一俘获剂结合第二俘获剂。作为非限制性实例，抗IgMIgG抗体可以用作结合到俘获场的第一俘获剂，其自身结合IgM抗体，第二俘获剂。因此，结合到俘获场的俘获剂在某些实施方案中可以包括一前一后连接到彼此的多于一种俘获剂。

在本发明的各种方面，俘获剂可以以不同方法附加到俘获场。作为非限制性实例，各种构造在表格2中表示。表格2也证明，不同的目标区或场(也就是窗口)可以用相同或不同光学生物盘上的不同俘获剂来构造。在一种实施方案中，俘获抗体可以直接附加到生物盘。在其他实施方案中，一种或多种添加剂用作光学生物盘和位于其最远侧的俘获剂之间的中间结合剂。该后者设计减小位阻，从而提高俘获剂将充分起作用的可能性。

表格2中描绘的一些实施方案利用抗生物素蛋白链菌素，或者其变体与生物素之间已知的强分子相互作用。作为非限制性实例，抗生物素蛋白链菌素可以用作俘获场中的初始层。通过利用生物素化的俘获抗体，到抗生物素蛋白链菌素层的特异附加可以通过抗生物素蛋白链菌素与生物素之间的分子识别以及由其产生的强结合来实现。如果进一步限制位阻是有利的，生物素化的第一俘获抗体可以结合到抗生物素蛋白链菌素层，并且由生物素化的第一抗体特异识别并结合的第二俘获抗体可以施加。

                                    表格2

                               俘获层组合和变化

窗口	1	2	3	4	5	6	7	8
									可选初始层	抗生物素蛋白链菌素	抗生物素蛋白链菌素	抗生物素蛋白链菌素	抗生物素蛋白链菌素	抗生物素蛋白链菌素	抗生物素蛋白链菌素	抗生物素蛋白链菌素	抗生物素蛋白链菌素
可选第一俘获抗体*	抗IgX抗体	抗IgX抗体	抗IgX抗体	抗IgX抗体	抗IgX抗体	抗IgX抗体	抗IgX抗体	抗IgX抗体
									第二俘获抗体	抗A抗体	抗B抗体	抗D抗体	抗C抗体	抗c抗体	抗E抗体	抗e抗体	抗Cw抗体

*表示直接与抗生物素蛋白链菌素相互作用的俘获抗体被生物素化。IgX指任何抗体免疫球蛋白，例如IgG，IgM等。

现在参考图18，表示不依赖于抗生物素蛋白链菌素/生物素相互作用的本发明的备选俘获技术。如图18的底端行显示的，在最简单的实施方案中，俘获剂直接附加到光学生物盘俘获场。俘获剂包括，但不局限于，分子例如IgG，IgM，外源凝集素，或者其他分子。因为位阻可以阻碍直接连接到光学生物盘的俘获剂最佳地起作用，备选实施方案通过中间连接分子(或者交联剂)将俘获剂附加到生物盘。这种交联剂在本领域中是已知的。作为非限制性实例，具有足够数目的碳原子以提供必需的长度从而最小化或消除与位阻相关的问题的任何碳化合物将足够。

应当理解，交联体系涉及一种或多种交联剂，或者共轭物以将一个或多个大分子结构部分交联到另一个。交联可以是两个大分子结构部分之间的共价或非共价相互作用，通常当两个大分子自由基结合时形成。实现交联的化学改性或共轭过程涉及一个官能团与另一个的反应，导致键的形成。具有活性或选择性活性官能团的生物共轭试剂的创造形成目标分子的简单且可复制交联或标记的基础(“BioconjugateTechniques，”Greg T.Hermanson，Academic Press，San Diego，CA，(1996)(“生物共轭技术，”Greg T.Hermanson，学术出版社，San Diego，CA，(1996)))。

交联剂包括但不局限于同基双功能连接体，异基双功能连接体以及零长度交联剂。同基双功能连接体是具有相同功能性的两个反应活性部位的连接体，例如戊二醛。这些试剂可以通过与两个分子上的相同共基共价反应来将一个蛋白质结合到另一个。异基双功能共轭试剂包含可以结合到蛋白质和其他大分子上的两个不同功能目标的两个不同的反应基。例如，交联剂的一个部分可以包含胺反应基，而另一部分可以包括巯反应基。结果是能够指导交联反应到目标分子的所选部分，从而收集对共轭过程的较好控制。零长度交联剂通过形成不包含任何附加原子的键来调解两个分子的共轭。因此，分子的一个原子共价地附加到另一个分子的原子，而没有插入的连接体或隔离物。关于交联剂的详细描述，本领域技术人员将参考“Bioconjugate Techniques，”Greg T.Hermanson，Academic Press，San Diego，CA，(1996)(“生物共轭技术，”Greg T.Hermanson，学术出版社，San Diego，CA，(1996))。

在本发明中，交联剂结合到生物盘的表面以使得俘获剂在俘获区内固定不动。优选的交联体系是包括生物素-抗生物素蛋白链菌素的异基双功能基，也就是结合到抗生物素蛋白耦合基体的生物素化的俘获剂。

设计以减小或消除位阻的俘获技术的其他实施方案在图18的中间或顶行中表示。这些方法利用IgM或IgG作为光学生物盘和俘获剂之间的中间结合分子。俘获剂包括IgG，IgM，外源凝集素，或者为了俘获而结合细胞的任何其他分子。

参考图19，基于抗生物素蛋白链菌素(或者其变体)与生物素分子到彼此的强识别和结合的本发明的细胞俘获技术被表示。如先前在表格2中详细描述的，生物活性剂抗生物素蛋白链菌素可以首先施加到俘获场并且用来结合并保持各种俘获剂，例如生物素化的IgG或生物素化的IgM或者生物素化的外源凝集素或者生物素化的任何其他细胞结合分子。遵循这种设计的各种实施方案由图19的顶行图示表示。备选实施方案在图19的底端行中图示表示，其中分子例如IgG或IgM用作起前述俘获剂结合到光学生物盘上的抗生物素蛋白链菌素层的中间功能的剂。在这些实施方案中，由IgG和IgM提供的中间功能是为了减小或消除与位阻相关的问题，与关于图18中表示的俘获技术讨论的连接分子提供的功能相类似。

本发明的光学生物盘可以具有位于一个室中的多个俘获场。几个俘获场的分组称作“条形码”，因为由结合到某些俘获场的细胞产生的数据类似通常称作条形码的暗和亮条形图案。在另一个实例中，同样包含于这种条形码中的是限定的负控制区域和正控制区域。

现在参考图20，显示用于前向血型测定的本发明实例化验方法的结果。该方法利用方便地设计成“条形码”格式用于样品试验和数据表示的多个俘获场。在图20中表示的实施方案中，光学生物盘包含几个俘获场，每个具有附加到那里、特别针对红细胞表面上的特定ABO抗原决定簇的俘获剂，例如抗体(抗A和抗B抗体可以分别从FisherScientific，Los Angles，CA，Catalogue Nos.23287247和23287248获得)。另外，特异的俘获场设计成正(POS)和负(NEG)控制。试验的正和负控制将包括正控制俘获场其中俘获剂是结合所有细胞的分子，例如从Lycopersicon esculentum中分离、结合β-D-氨基葡萄糖低聚物的外源凝集素(Sigma Aldrich Chemical，Catalog No.L-0651)，和负控制俘获场，其不具有结合到那里的俘获剂或者具有特别针对不存在于样品中的另一种分子的俘获剂。

图20中图示表示的条形码结果说明，通过标准微观分析收集的数据输出和使用在这里描述的本发明的CD显象技术收集的数据输出是难区分的。

这种类型方法的直接好处在于来自受检者的血液样品的分析然后可以与已知条形码结果相比较，以立即确定该受检者的血型。在呈现的实例中，比B俘获场中的B型红细胞多的A型红细胞在A俘获场中结合，指示被试验的个体具有A红细胞表型。

本发明该方法的各种实施方案可以为了根据任何其他血型系统的血型测定的目的而类似地设计，例如为了试验Rh系统血型，MNSs系统血型，Lutheran系统血型，Kell系统血型，Lewis系统血型，Duffy系统血型，Kidd系统血型，Fisher系统血型，或者任何其他血型。如本领域技术人员将理解的，一种或多种血型系统可以在单个生物盘上同时试验。

抗原决定簇

本发明的各种方面描绘成血型测定的方法。红细胞表面包含分类成血型的大量抗原决定簇。这些抗原决定簇代表包括蛋白质和/或糖类结构部分的红细胞表面标记。在人类中，存在至少23种血型( The Blood Group Antigen Factsbook(Factsbooks Series)by Marion E.Reid(Editor)and Christine Lomas-Francis(Editor)(January 1997)Academic Press；ISBN：0125859651(Marion E.Reid(编辑)和Christine Lomas-Francis(编辑)的血型抗原手册(手册系列)(1997年1月)学术出版社；ISBN：0125859651)。ABO血型测定或许是最重要的，用作输血相容性确定的基础。常常依赖于红细胞测定的另一种是Rhesus(Rh)血型测定，它是怀孕期的重要试验。

许多其他血型测定系统服从本发明的方法。这些中最重要的包括，但不局限于，MNSs系统，Lutheran系统，Kell系统，Lewis系统，Duffy系统，和Kidd系统，Fisher血型，或另一种血型。对于输血技术和血型测定基础的详细讨论，推荐下面的参考文献： Transfusion Medicine by Jeffrey McCullough(December 1997)，McGraw-HillProfessional Publishing；ISBN：0070451133(Jeffrey McCullough的输血医学(1997年12月)，McGraw-Hill专业出版；ISBN：0070451133)；Modern Blood Banking and Transfusion Practices by Denise Harmening(Editor)(March 1999)，F.A.Davis Co；ISBN：080360419X(DeniseHarmening(编辑)的现代血液银行和输血实践(1999年3月)，F.A.Davis Co；ISBN：080360419X)； Immunohematology：Principles and Practice by Eva D.Quinley(Editor)(January 1998)，Lippincott Williams& Wilkins Publishers；ISBN：0397554699(Eva D.Quinley(编辑)的免疫血液学：原理和实践(1998年1月)，Lippincott Williams & WilkinsPublishers；ISBN：0397554699)；以及 The Principles and Practice of Blood Grouping by Addine G.Erskine，ASIN：0801615305(Addine G.Erskine的血型测定原理和实践，ASIN：0801615305)。

大多数血型测定试验基于血细胞凝集并且包括将血液样品和与各种表面抗原反应并引起细胞凝集的测定试剂板混合。凝集的存在或不存在是特殊血型的指示。在这里描述的本发明利用独特地适用于生物盘格式的细胞俘获技术。本发明的生物化验被设计以检测细胞凝集和/或细胞结合。在本发明的某些实施方案中，血型测定的受检者是哺乳动物，例如家鼠或人。在另一个实例中，受检者是非人哺乳动物或非人灵长类动物。

在本发明的某些实施方案中，提供ABO和/或Rh血型测定的方法。有关ABO血型测定系统的特异抗体和抗原在表格3中表示。

因此，其红细胞携带A抗原的个体在他们的系统中具有针对B抗原的抗体，而其红细胞携带B抗原的个体在他们的系统中具有针对A抗原的抗体。在其红细胞上具有A和B抗原的个体不产生针对这些抗原的抗体，而在其红细胞上不存在两者中任何一种抗原的个体在他们的系统中具有针对两种抗原的抗体。

               表格3

            ABO血型系统

抗原	抗体	血型
			A	抗B	A
B	抗A	B
			A和B	无	AB
无	抗A，抗B	O

对于Rh血型测定系统，存在构成Rhesus抗原的三种基因：C，D和E，全都都在染色体1上发现。如果个体的Rh基因型包含C，D，E抗原中至少一种，他们是Rhesus正。仅有具有基因型cde/cde(rr)的个体是Rhesus负。

剩余次要血型可能使血型测定变复杂，但是不重要。在个体中，不表现在红细胞上的抗原的抗体是受激(或者自然存在)的非红细胞，因为血型抗原结构与环境剂之间的相似性。抗体可能是IgM，IgA或IgG类。IgM抗体当与承载抗体针对的抗原的细胞混合时可以引起直接凝集。当个体通过输血或者通过怀孕而受到与他或她的血型不相容的红细胞时，个体的免疫系统产生针对引入的外来血型的抗体；由该过程产生的抗体主要是IgG类。IgG抗体可以跨越胎盘并且在随后的怀孕期中引起新生儿溶血病。

如上所述，ABO和Rh血型是输血医学中最重要的血型。自然存在的ABO和Rh抗原的抗体是IgM类。ABO和Rh抗原的抗体容易获得并且直接凝集试验可以在红细胞样品上执行。在本发明的系统中，对于前向类型测定化验，红细胞的凝集不是试验；这种情况下的试验是基于抗原-抗体相互作用的细胞俘获。相互作用是特殊且准确的，并且指示哪些抗原存在于红细胞表面上。对于ABO抗体的反向类型测定，在光盘上俘获的细胞的凝集由软件算法寻找和分析。

通常，在这里描述的本发明包括三种类型的血细胞测定。关于ABO和Rh血型系统，化验包括“前向”类型测定，其中在红细胞表面上存在的抗原通过细胞俘获化验来检测，和“反向”类型测定，其中针对病人血清中存在的ABO或Rh表型的抗体由细胞凝集化验来检测。血细胞类型测定化验的第三种类型指“抗体”血型测定。诊断化验被设计以检测病人血清中针对其他、次要血型表型，例如Kell，Duffy，Kidd等的抗体的存在。另外，个体的Rh血型可以使用这种类型的化验来确定。对于抗体类型测定，诊断试验基于细胞俘获和/或细胞凝集。

前向类型测定化验

图21A～21F显示反射区盘上的前向类型测定化验的一种实施方案的俘获化学的代表的实例。更具体地说，图21A显示用反射层142和反射层已经被去除的俘获区140覆盖的衬底120。反射层可以由例如光刻法去除。图21B显示被动地吸收到俘获区140的一层抗生物素蛋白链菌素270。图21C显示结合到俘获区140中的抗生物素蛋白链菌素270的生物素化的第一俘获抗体272。图21D显示以不同特异性结合到生物素化的第一俘获抗体272的第二俘获抗体274，276和278。图21E显示已装配的生物盘，其具有盖子部分116，反射表面146和入口122，粘着元件118，通道128和下列俘获化学物质：抗生物素蛋白链菌素270，第一俘获抗体272，和在衬底120上俘获区140中的三种不同的第二俘获抗体274，276和278。图21F显示由俘获抗体274基于在细胞表面上表现的抗原的特异细胞俘获。俘获抗体276和278不具有对于在表现的实验中试验的细胞的结合的特异性。图21F也说明通过聚焦穿过俘获区140以到达反射层的电磁辐射的入射束152，从而产生传递到检测系统157的电磁辐射的返回射束154的检测方法。

如这里使用的，术语“室”包括由附加到或者作为光学生物盘一部分的至少一种材料定义的任何三维空间。在一种实施方案中，室是密封的使得液体样品可以装载到室中并且经受某些反应条件(例如抗体结合条件)以及经受检测方法(例如射束询问)。室可以由塑料、金属、玻璃或者适合于光学生物盘用于的生物化验的任何其他材料制成。在一个非限制性实例中，室可以容纳大约4μl到大约50μl。在另一个实例中，室与可以用作生物化验之后的废料容器的第二室流体相通。

如这里使用的，“特异地结合”的抗体意思是结合到抗原决定基的抗体，其包括肽序列，或者糖类结构部分，或者脂类结构部分，或者低聚核苷酸的特异序列，或者其组合物。这种抗体将不会混杂地结合到不具有那种特异抗原决定基的其他分子。这种特异结合的抗体将不与缺少这种抗原决定基的其他分子或化合物结合(或交叉反应)。

化验在包括室(以及“流动室”)的光学生物盘中执行，该室具有附加到与该室相关联的固相的特异抗体或其他俘获分子。在本发明的一个非限制性实例中，描述一种确定表现出由添加到俘获场的特异抗体俘获的细胞特异表面抗原(例如A或B抗原)的特异细胞类型(例如特异类型的红细胞)存在的方法。

光学生物盘驱动器组件用来旋转盘，读出和处理存储在盘上的任何编码信息，以及在生物盘的流动室中分析细胞俘获场。生物盘驱动器提供有用于旋转生物盘的马达，用于控制盘旋转速度的控制器，用于处理来自盘的返回信号的处理器，以及用于分析已处理信号的分析器。旋转速度是可变的，并且可以关于旋转的速度和时间精密地控制。生物盘也可以用来在化验之前，期间或之后将信息写到生物盘。流动室和俘获场中的试验材料由驱动器的读出射束询问并且由分析器分析。生物盘可以包括用于控制盘旋转，提供特别针对待进行的免疫类型测定化验的类型的处理信息，以及用于将结果显示在与生物驱动器相关联的监视器上的编码信息。

该方法包括在CD，CD-R，DVD，或任何同等光盘格式中的鉴定试验。根据本发明其变化或备选方案包括在光学生物盘上稳定的坚固俘获化学物质。未结合的非特异细胞从血液样品中甩出，留下特异地结合到生物盘上的俘获场的特异目标细胞。驱动器的读出或询问射束检测被俘获的细胞并且产生可以分析的图像。

反向类型测定化验

本发明也提供用于检测ABO/Rh血型抗原的特异抗体的方法，例如化验病人血清以确定抗A或抗B抗体的存在。在一种实施方案中，本发明提供一种反向类型测定的方法，其中样品在装载到生物盘上之前经受处理(图22，23，24A，24B，24C，25A，25B，25C，26A，26B，和26C)。在另一种实施方案中，本发明提供一种反向类型测定的方法，其中样品装载到生物盘上而不需要有效的处理(图27)。

参考图22，在反向类型测定的第一实施方案中，全血首先例如通过刺手指收集，并且细胞在生物盘血型测定化验中使用血清之前与血清分离。全血可以通过例如光离心作用分离成血清和细胞。然后，包含病人抗体的血清与具有ABO细胞表型的一种或多种细胞类型混合。例如，图22的细胞1可以是A型细胞，图22的细胞2可以是B型细胞，而图22的细胞3可以是AB型细胞。然后，样品在室温下潜伏一段时间，例如大约一到五分钟以允许病人的抗体与这些细胞相互作用。潜伏之后，如果抗人类抗体用作俘获剂，细胞清洗几次并且装载到生物盘中的一个或多个室中；如果使用外源凝集素俘获剂，清洗不是必需的。

如果适当特异性的抗体在病人的血清中发现，作为抗体结合到那里的结果，红细胞将被凝集。然后，这些凝集的细胞可以由适当俘获剂例如结合所有细胞的外源凝集素俘获在俘获场上。在盘的短暂旋转，例如400rpm～4000rpm以去除未结合细胞之后，俘获场被检查以检查凝集细胞的存在。然后，俘获场可以由光学阅读器检查以确定正在试验的细胞是否被凝集，从而确定ABO/Rh血型抗原的抗体是否在个体的血液中存在。

在图23中，显示反向类型测定的第二实施方案，全血首先例如通过刺手指收集，并且细胞在生物盘血型测定化验中使用血清之前与血清分离。全血可以通过例如光离心作用分离成血清和细胞。试剂A型和B型细胞混合。然后包含病人抗体的血清加到细胞混合物，从而形成样品混合物。然后，样品混合物在室温下潜伏一段时间，例如大约一到五分钟以允许病人的抗体与这些细胞相互作用。潜伏之后，化验混合物装载到具有至少一个抗A俘获区和一个抗B俘获区的一个室中。凝集和未凝集细胞的俘获在下面结合图26A，26B，和26C说明和描述。

如果适当特异性的抗体在病人的血清中发现，作为抗体结合到那里的结果，红细胞将被凝集。如果抗A抗体在血清样品中存在，例如，那么A型细胞的凝集发生。然后，凝集的细胞或未反应的单细胞俘获在特异俘获区上。在盘的短暂旋转，例如400rpm～4000rpm以去除未结合细胞之后，俘获场被检查以确定凝集细胞和单细胞的存在。然后，俘获区可以由光学阅读器检查以确定正在试验的细胞是凝集的还是单个的，从而确定ABO/Rh血型抗原的抗体存在于个体的血液中。

现在参考图24A，显示先前与病人血清混合，由病人的抗体凝集，装载到具有特异俘获场的光学生物盘的入口122中的试验细胞或已定型的试剂细胞。如在图中看到的，在该阶段，细胞是凝集的但是不结合到俘获场的俘获剂。在图24B中，在预先确定的潜伏期之后，凝集试验细胞由在俘获场上固定不动的俘获剂特异地识别和俘获。在俘获发生足够时间(潜伏时间)之后，光学生物盘被旋转并且所有没有被俘获剂结合的细胞从俘获场中去除(图24C)。一旦未结合细胞被去除，数据检测通过聚焦穿过俘获场以到达反射层的电磁辐射的入射束152，从而产生传递到检测系统157的电磁辐射返回射束154来实现。数据的分析提供与结合到俘获剂的细胞是凝集的还是未凝集的相关的信息。

相反，不与病人的血清起反应的试验细胞将不凝集。图25A描绘不由装载到具有俘获场的光学生物盘的入口122中的病人血清凝集的试验细胞。在足够的潜伏期之后，这些细胞由结合到俘获场的俘获剂俘获(图25B)。一旦未结合细胞由离心作用去除(图25C)，数据收集和分析如对图24C描述地来执行。本发明的分析软件可以区别结合到俘获场的单细胞和凝集细胞。

接下来参考图26A，示出加到室中、包含凝集和单细胞的化验溶液。化验溶液可以如上面图23中描述地来制备。在足够的潜伏期之后，凝集和未凝集试剂细胞由结合到俘获区的它们各自的俘获剂俘获，如图26B中描绘的。而且，图26B显示具有凝集细胞的俘获区和具有单细胞的单独俘获区。一旦未结合细胞被去除，如图26C中所示，数据收集和分析如对图24C描述地来执行。本发明的分析软件可以区别结合到俘获场的单细胞和凝集细胞。

在反向类型测定的第三实施方案中，全血，或者其稀释样品直接装载到生物盘上进入微射流回路、微射流通道，或者流体通道中，如图27中示出的。本方法规定通过经过光学生物盘中的分离室250来分离血细胞和血清。全血的流体和细胞组分的分离通过以第一速度旋转盘，移动样品通过设计以从血清中分离红细胞，白细胞和血小板的至少一个微过滤器(microfilter)来实现。然后，血清通过以高于第一速度的第二速度旋转盘移动到至少一个混合室252。然后，特殊ABO血型表型的细胞通过单独的入口256加到至少一个混合室252中。血清与细胞的混合通过旋转盘至少一次，逆时针旋转一半然后顺时针旋转一半来实现。然后，使得样品在混合室252中潜伏足够时间，以允许抗体-抗原相互作用。然后，细胞通过以高于第二速度的第三速度旋转盘移动到具有俘获场的俘获室或分析室254。使得细胞与具有结合到它的抗人类免疫球蛋白或者另一种俘获剂的俘获场相互作用足够长的时间，以允许俘获剂与细胞相互作用。然后，盘再次旋转以去除未结合的细胞，例如400rpm～4000rpm。然后，数据从俘获场中收集以确定结合到那里的细胞是否凝集。俘获场中凝集细胞的存在指示个体的血清具有针对正在试验的特异红细胞血型表型表面上的抗原的抗体。作为选择，俘获室254可以包装有分离凝集细胞和未凝集细胞的生物基质。关于本发明这方面的细节在下面结合图35，36A，36B，37A，37B，和37C讨论。

直接类型测定化验

在另一方面，本发明提供抗体类型测定(或者直接类型测定)血液样品的方法，也就是试验病人的血清以试验针对除ABO系统之外的血型的抗原的抗体的存在。在该方面的一种实施方案中，本发明提供一种抗体类型测定的方法，其中样品在装载到生物盘上之前经受处理(图28，29A，29B，29C，30A，30B，和30C)。在该方面的另一种实施方案中，本发明提供一种抗体类型测定的方法，其中样品装载到生物盘上而不需要有效的处理(图31)。除ABO系统之外的已知血型表型的细胞，例如Kell，Duffy Kidd等，为了试验目的而从市场上可买到(Immucor，Inc.Norcross，GA，PANOSCREEN)。

参考图28，在抗体类型测定的再一种实施方案中，全血在生物盘血型测定化验中使用血清之前首先从血清中分离。全血可以通过光离心作用分离成血清和细胞。然后，包含病人抗体的血清与具有除ABO之外的血型的已知表型的一种或多种O型ABO试验细胞混合。样品在37℃下潜伏一段时间例如大约十五到三十分钟，以使得病人抗体能够与这些细胞相互作用。潜伏期之后，细胞清洗几次并且装载到生物盘中的一个或多个室中。如果适当特异性的抗体在病人血清中发现，红细胞将具有结合到其上的抗体。然后，这些结合抗体的细胞可以由适当俘获剂例如抗人类IgG俘获在俘获场上。在盘的短暂旋转(例如400rpm～4000rpm)以去除未结合细胞之后，俘获场被检查以检查细胞的存在。然后，俘获场由光学阅读器检查以确定正在试验的细胞是否存在于俘获场中，从而确定个体的抗体状态。

化验期间发生的分子识别事件在图29和30中描绘。在图29A中，先前与病人血清混合并且由包含于其中的抗体结合的试验细胞装载到具有俘获场的光学生物盘的入口122中。在图29B中，在指示的潜伏期之后，由病人抗体结合的试验细胞由在俘获场140上固定不动的抗免疫球蛋白抗体(也就是俘获剂)特异地识别和俘获。在足够俘获时间之后，光学生物盘旋转，并且所有没有由俘获剂俘获的细胞从俘获场中去除(图29C)。一旦未结合的细胞被去除，数据检测通过聚焦穿过俘获场以到达反射层的电磁辐射的入射束152，从而产生传递到检测系统157的电磁辐射返回射束154来实现。

相反，不与病人血清起反应的试验细胞将不结合到俘获场。图30A描绘不由病人血清的抗体结合的试验细胞装载到光学生物盘的入口122中。即使在足够的潜伏期之后，这些细胞不由结合到俘获场的俘获剂俘获(图30B)。在短暂的低速旋转之后，细胞从俘获场中去除(图30C)并且数据检测如上实现。

本发明的抗体类型测定方法的另一种实施方案涉及具有至少一种微射流回路的光学生物盘的使用。图31是示出在该方法中涉及的步骤的图示流程图。如图28中描述的，血液被收集并适当稀释以为化验作准备。试验样品装载到用于载入光学生物盘的入口中的敷料器中。最初，包含细胞和血清的样品进入分离室250，其具有将细胞与血清分离的微过滤器。然后，细胞通过离心作用移动到混合室中，并且类型试剂试验细胞加到其中。在足够时间段之后，然后样品移动到俘获室中并且分析随后发生。

图32更详细地表示上述微射流回路的实施方案。样品首先装载到入口251中并且进入光学生物盘中的分离室250。以第一速度旋转盘，从而移动样品通过设计以从血清中分离红细胞、白细胞和血小板的至少一个微过滤器，有效地分离全血的流体和细胞组分。然后，血清通过以高于第一速度的第二速度旋转盘移动到至少一个混合室252。然后，已知血型表型的试剂细胞通过单独的入口256加到生物盘的至少一个混合室252中。

关于本发明的各种方面和实施方案，微射流回路具有用于将已知血型表型(已定型的试剂细胞)加到混合室的一个或多个入口256。在本发明的其他各种方面和实施方案中，微射流回路具有供给单个俘获室254的单个混合室。在本发明再其他各种方面和实施方案中，入口256不是必需的，因为混合室已经用涂敷有红细胞血型的特异抗原例如M抗原或N抗原的微粒预先装载。这种抗原可以通过纯化红细胞抗原，例如通过重组体基因表示，随后的生物化学隔离，以及将它吸收到微粒上来方便地制备。然后，这些微粒可以在生物盘构造期间例如以冻干形式装入混合室中。这种构造的生物盘在对已知血型表型的红细胞的存取困难的国家和地区特别有用。

血清与细胞的混合通过逆时针旋转一半然后顺时针旋转一半地旋转盘至少一次来实现。然后，使得样品在混合室252中潜伏足够时间(例如15～30分钟)，以允许抗体-抗原相互作用。然后，细胞通过以高于第二速度的第三速度旋转盘移动到具有俘获场的俘获室254。使得细胞与具有结合到它的抗人类IgG的俘获场相互作用足够长的时间(例如30秒到15分钟)，以允许抗体-抗原相互作用。然后，盘再次旋转(例如400rpm～4000rpm)以去除未结合的细胞。然后，数据从俘获场中收集以确定细胞是否结合到俘获场。俘获场中细胞的存在指示个体的血清具有针对正在试验的特异红细胞表面上的抗原的抗体。使用生物基质细胞或微粒分离的上面讨论的抗体类型测定的备选实施方案在下面结合图35，36A，36B，37A，37B，和37C描述。

软件和相关处理方法

基于计算机的分析在血型确定中执行。执行涉及光学生物盘的过程的结果由软件分析以确定在生物盘上提供的血液样品的血型和/或抗体类型。

在一种或多种具体实现中，涉及生物盘的过程可以在软件控制下执行。例如，软件可以提示用户准备生物盘(例如，通过将血液样品装载到生物盘中并且将生物盘插入阅读器中)，并且可以使生物盘以一种或多种旋转速度经受一个或多个旋转期。在一种具体实现中，过程可以包括清洗和/或潜伏。

在一种或多种实现中，软件可以使得过程的执行响应来自用户的输入或者响应执行该过程的中间结果，或者响应两者。例如，软件可以暂停执行直到报告用户已经将材料加到生物盘的信号(例如通过键盘或鼠标)。在另一个实例中，软件可以确定生物盘上的状态(例如特定位置中材料的存在或不存在)已经被检测，并且可以使得过程以基于检测的特定方式执行。在具体实现中，软件可以确定关于血型的确定的置信水平(例如基于误差限度)，并且基于置信水平，软件可以使得生物盘以将血液样品的全部或部分传递到用于另一种血型确定的微射流回路或化验区的速度和持续时间来旋转。

在一种或多种实现中，生物盘可以具有写兼容性质(例如CD-R或CD-RW的写性质)，并且软件可以使得(例如代表过程的中间或最终结果，或者从过程的中间或最终结果中获得的)信息写到生物盘，从而使得可用于随后由软件或另一个程序检索。可能发生一次或多次的检索可以在过程执行的相同实例期间发生，从而可以影响当前实例的剩余部分的执行，或者可以在当前实例之后或结束时发生。例如，一旦软件已经确定样品的血型，包括血型鉴定以及可选的基础数据的信息可以记录在生物盘上。在这种情况下，在至少一些环境下，生物盘可以存档(例如用于法律程序中的证据或证实目的)，使得软件的确定以与血型确定由其制造的实际样品物理相关联的固定形式可用。因此，生物盘可以用作血型测定的增强医疗记录，并且可以随后为了另外的分析(例如在软件控制下的DNA试验或者直接逐年比较或者累积或者历史分析)而检索。

另外，交互性可以以至少两种形式的一种或多种来提供：与用户的交互作用和与生物盘的交互作用。软件与用户之间的交互作用可以采取输出到用户(例如，在电子显示上，经由声音或其他音频，或者经由可以由人类感觉例如嗅觉或触觉检测到的另一种机制)和来自用户的输入(例如，经由键盘、鼠标、铁笔、麦克风、光敏元件，或者允许计算机检测物理变化的另一种机制)的形式。

在一种或多种具体实现中，过程的结果可以以一种或多种电子信号的形式通信，电子信号可以使用应用于具有一个或多个轨道的光学生物盘的移动的激光头和移动的光检测器的一个或两个来产生，这实现信号信息的逐个轨道产生。例如，代表来自光学生物盘的反射或透射光读数的模拟信号可以被接收并且可以转换成在血液或抗体类型确定中分析的数字信号。如下面更详细描述的，软件可以分析电子信号以识别，定位，和/或量化由过程的执行产生的、代表材料边界的光强度的转变(例如产生黑点)，并且可以基于材料的存在/不存在、位置，和/或数量得出关于血液或抗体类型的结论。

软件和过程可以包括或者依赖于ABO技术或者ABO细胞计数技术，或者抗体类型测定过程，其可以包括微射流回路中的清洗和/或制备步骤以及材料到试验区域和/或废料区域的移动以例如通过光强度和/或光密度技术来检测。

再次参考图32，示出可以以软件和/或过程的形式使用的微射流回路的实例。软件可以控制区域250，252，254的使用的时间，可以使信息例如中间结果记录在回路的生物盘上，并且可以使过程的执行受关于区域250，252，254的一个或多个而发现的结果或状态所影响。例如，软件可以使得生物盘具有行为A，如果状态X在区域250中发现，并且可以使得生物盘具有行为B，如果状态Y在区域250中发现。类似的试验和动作可以另外或代替地关于生物盘的其他区域而执行。软件可以实现响应发现的中间结果和状态的分支过程或流程图。另外，血型测定试验的不同变化，或者不同的血型测定试验可以使用具有软件的相应不同变化和配置的相同生物盘装置来实现。依赖于实际的试验变化或试验，软件可以使得生物盘在不同时间较快或较慢地旋转并且具有不同持续时间的间断，并且可以指导驱动器的激光器使不同区域暴露于不同量的光，以创造适合试验变化或试验的过程环境。

通常，软件可以实现与生物盘的交互、多路线处理。例如，微射流回路可以具有5-6阶段并且软件可以依赖于第一阶段的结果采取某种动作，然后可以依赖于第二阶段的结果采取其他动作，并且可以在剩余阶段中类似地继续。生物盘和其他硬件的功能性由软件和结果如此指导。

软件可以将在生物盘上发现的状态看作抽象概念例如事件俘获类型。例如，葡萄糖测定可以看作事件俘获1，并且转基因生物(GMO)试验可以看作事件俘获3。一个或多个参数表可以使用，软件代码指向其中并且具体试验在其中实现(可选地与交互性指令一起)。在试验的发展过程中，这种表格累计到市场的时间并且减小软件代码维护开销。这种表格中的一个参数可以关于如下描述的事件计数。如图34中显示的，其他参数可以实现代表血型测定试验的流程图的判定块，例如，使得关于区A而做的决定引起动作在区B中而不是在区C中采取。

如下所述，软件和生物盘系统可以产生定量以及定性的血型测定结果。例如，数字结果可以获得，其不仅指示A型血液，而且可以区分强A型和弱A型血液(例如85％比15％A型)。通过提供灵敏度，选择性，和非特异结合，定量增强的结果成为可能。

接下来参考图33，显示样品显示图像，其显示使用本发明的方法和装置执行的血型测定化验的结果。如由俘获的红细胞的条形图和相应实际实地计数所指示的，血液样品是强A型。同样显示化验可靠性的提高的置信的正和负控制结果。在弱A型的情况下，相应的条可能低的多(例如，恰好在A型的阈值之上)。因此，软件可以定量地检测血型确定的强度，并且在某些情况下，可以执行错误检验和/或冗余校验功能。这种功能包括，但不局限于，弱确定情况下的重新试验，改变类型确定的阈值，应用不同的试验，使用不同的样品大小，和请求用户的动作。因此，软件的输出将仅在软件已经确定血型结果达到足够的置信水平之后产生。

在软件控制下，生物盘因此可以在相对小的血液样品上执行复杂的交互血型分析，而不需要从病人获取更多的血液，从病人获得更多血液可能是困难或不可能的或者具有不利的健康结果。

其他信息技术资源可以应用于血型测定技术中的生物盘。例如，软件分析的结果可以在网络例如因特网上传输(例如以安全形式)用于存储或进一步的分析。软件可以通过网络例如因特网执行，更新和/或维护。报告可以通过触发例如到卫生机构或人口统计相关的机构的通信自动地完成，无论何时特定结果在血型测定期间发现。

在具体实现中，事件计数技术用来检测和量化生物盘上的材料，并且血型测定结果基于执行事件计数技术的结果的分析而产生。有效地，逐个轨道的扫描由生物盘的一部分制成，材料点在扫描中检测，并且血液样品的血型基于检测点的数量来确定和报告。

在该技术中，采样率和可选地生物盘旋转速度被调节以与点的预期或检测大小相对应，使得点可以使用常规和实际计算资源实时地可靠计数。例如，如果七微米大小的红细胞正在检测，以4x旋转速度的667千赫的采样率可以用来检测七微米点，同时滤出显著不同大小的点。

事件计数可以每个轨道或者每组轨道，可选地实时地执行。在具体实现中，光学驱动机制的读出头定位于指定轨道，并且一组(例如轨道或块价值)的样品读入存储器中。在俘获区中，当读数与预先确定的分布图例如转变例如指定数目的低密度样品，继之以指定数目的高密度样品相匹配时，事件被记录。低密度和高密度可以看作相对的样品对样品。事件为对应于沿着轨道的俘获区的宽度的所有样品而记录。俘获区的剩余部分在当前轨道上面和/或下面的其他轨道上类似地扫描，以定位不由当前轨道分割的点。事件代表点，使得计数俘获区中的事件有效地产生俘获区中点的计数。

在其他实施方案中，信号分析例如数字信号处理可以执行(例如，以实现低通或带通过滤)，以揭露感兴趣的特征，例如被计数的指定大小的点。激光波长和/或激光点大小可以被更改以便于特征的暴露。

由软件执行的血型测定分析可以依赖于在一个或多个俘获区例如目标区140中发现的点(例如代表红细胞)的数目。

在特定实现中，事件计数随着轨道数据从生物盘中检索而实时地执行，这使得分析能够用小且廉价的存储量来执行，因为由软件保留的全部内容是事件计数自身，这需要很少的存储空间。

在具体实现中，对准标记预先设置在生物盘上，特别使得软件确定轨道上从其开始的起始点，以确定感兴趣的俘获区的偏移点。对准符号可以包括位于俘获区开始附近的固体黑色墨汁。

样品可以代表与由生物盘处的检测器测量的光强度相对应的电压电平。例如，特定的14位样品(或者14位样品的高8位)可以对应于代表感兴趣的特征例如红细胞不存在的未受干扰的反射或透射光，并且另一种样品可以对应于代表特征存在的部分或完全阻塞的光。

在驱动机制从传统CD-ROM驱动器获得的情况下，软件可以使用逻辑块地址(LBA)命令来指导机制定位读出头，以从生物盘的特定轨道中读出数据。为了指定特定的轨道，轨道号乘以75以产生逻辑块号并且驱动器被命令以转到该逻辑块号。来自被获取的样品的电子信号可以包括常规CD-ROM模拟信号A-D，HF1-HF2，聚焦，和跟踪的一个或多个。样品可以由AlterView的Eultrad EDDA1280A/D设备从模拟信号中获得，该设备可以在400千赫到80兆赫的范围内采样。

可以由软件使用的其他常规CD-ROM命令包括初始化驱动器，设置驱动器速度，跟踪出到位置，跟踪出到位置或者LV定位，试验烧制模式，以及驱动器复位。

软件可以在放弃前尝试高到预先确定的次数(例如12)以找到对准符号。多个俘获区可以沿着特定轨道定位，具有距离对准符号结束的不同偏移点。如果对准符号在数据块结束处发现，数据可以被抛弃并且另一块可以被读出，使得可以在与块的开始处较接近的点正确地计算距离对准符号结束处的偏移。

如图33中所示，输出包括条形图和与条相对应的计数。在计数下面是具有点的盒子，它们有效地是俘获区域的部分的图像。随着事件计数为覆盖俘获区域的轨道而执行，图像逐线形成。血型通过计算各种俘获区域中的计数比值来确定。

采样率的选择可能是重要的：如果采样率太低，软件可能错过对象；如果采样率太高，几乎不感兴趣或完全不感兴趣的小对象可能与感兴趣的对象一起被不正确地计数，并且数据率可能变得在计算平台上繁重。

计算平台可以包括常规个人计算机，其包括但不局限于433兆赫奔腾兼容微处理器并且运行Microsoft Windows 98，并且软件可以以高级语言例如Microsoft Visual C++或者Visual Basic以及汇编语言元素实现，其中执行速度具有显著差异(例如样品的实时分析方面)。

图像分析可以在俘获区的图像上执行，以揭露计数之外的附加特征，例如对象的位置排列和对象的局部和全局密度。

上述技术中至少一些可以应用于除生物盘上的微射流回路之外的平台。

图34示出由软件实现来执行的高级过程。该过程用于使得参数可以被定义以在应用于生物盘的试验例如血型测定试验中使用。

使用生物基质分离的血型分析

结合图1～34的上述血液学和免疫血液学分析方法和装置可以使用生物基质方法来实现。生物基质方法结合本发明的第四方面在上面详细描述。在该方法中，生物基质在光学生物盘的微射流通道或回路中形成。生物基质可以由交联的聚合体或微粒形成，包括聚丙烯酰胺，琼脂糖，以及聚苯乙烯或者玻璃珠例如在液相色谱法中使用的那些。图35示出包含形成于其中的生物基质300的光学生物盘的微射流回路304。射流回路304也可以包含化验溶液302。化验溶液302可以包含缓冲剂，试剂抗体，或者已定型的试剂细胞。

参考图36A和36B，示出通道或微射流回路中微粒或细胞的添加和反应。更具体地说，图36A显示微粒或细胞向生物基质微射流回路中的添加。细胞可以包括已定型的试剂细胞306或者样品红细胞308。然后，微粒与化验溶液中的试剂反应以形成图36B中所示的凝集310。一旦凝集反应完成，盘以预先确定的速度和时间旋转以使用生物基质300将凝集细胞310与未凝集细胞312分离。结果可能是图37A，37B，或37C中所示的模式中的任何一种。图37A描绘来自强凝集反应的结果，其中所有微粒或细胞形成凝集310。凝集310不能进入生物基质，因为基质的孔径太小以至于不允许这些凝集310穿过。在一些情况下，凝集反应是弱的，使得形成的凝集310足够小以至于它们可以进入基质，并且陷于其中，如图37B中所示。如果感兴趣的分析物不存在于样品中，凝集不发生并且所有单个、未凝集微粒或细胞312穿过基质，在微射流回路的底部或远端形成小球，如图37C中所示。然后，凝集310和/或未凝集细胞312的位置和数量可以使用光盘阅读器，例如在上面参考和包括的美国专利申请序列号10/043,688中描述的光盘阅读器来分析。然后，来自这些分析的数据可以使用附随的计算机软件和包括在盘和/或驱动器软件中的适当抗原记号来解释，以产生血型板，和/或抗体板或者分布图。该方法使血型测定和抗体筛选过程自动化，并且减小血液学和免疫血液学试验的周转时间。

在本发明的一种实施方案中，独立的微射流通道用包含抗A，抗B或抗AB抗体的试剂抗体预先装载。然后，稀释或清洗的病人或样品红细胞加到每个室中以形成如图36A中所示的化验溶液。在预先确定的潜伏时间之后，红细胞的凝集，如图36B中所示，在包含结合到红细胞上特异抗原(A，B或AB抗原)的抗体的通道中发生。例如，如果样品红细胞是A型，那么凝集发生在包含抗A抗体的通道中。一旦凝集反应完成，盘以预先确定的速度和时间旋转以将凝集细胞与未凝集细胞分离。结果可能是图37A，37B，或37C中所示的模式的任何一种。使用该实施方案的最常见结果在图37A和37C中显示，其分别显示与适当试剂抗体的强反应和与其他抗体的不反应。图37B示出较不常见的弱正试验结果。

在本发明的另一种实施方案中，独立的微射流通道用包含A，B或O型试剂细胞的已定型试剂细胞装载。然后，等分试样的病人血清或血浆加到各个室以形成化验溶液，如图36A中所示。在预先确定的潜伏时间之后，图36B中所示的试剂细胞的凝集在包含适当类型试剂细胞的室中发生。例如，如果血清样品包含B型红细胞的抗体(从A型血液样品中)，凝集将在包含B型试剂细胞的通道中观察到。一旦凝集反应完成，盘以预先确定的速度和时间旋转以将凝集细胞与未凝集细胞分离。结果可能是图37A，37B，或37C中所示的模式的任何一种。使用该实施方案的典型常见结果在图37A和37C中显示，其分别显示血清抗体与适当试剂细胞类型的强反应和与其他细胞类型的不反应。图37B示出较不常见的弱正试验结果。

在本发明的再一种实施方案中，独立的微射流通道用Coomb血清，或者具有或不具有补体的抗人类球蛋白预先装载。血清样品被制备并且分别与表现不同形式的次要抗原，包括但不局限于Kell，MNSs，Duffy，Kidd，Lewis和Lutheran抗原的各种类型的不同O型试剂细胞相混合，以形成不同的化验溶液。不同的化验溶液可以装载到光盘中的不同微射流通道中，如图36A中所示。作为选择，等分试样的血清样品可以加到多个室，继之以不同O型试剂细胞加到包含血清样品的不同室中。存在于样品中的抗体将特异地结合到表现在试剂细胞膜上的它们相应的抗原。抗人类球蛋白(AHG)或Coomb血清通过与结合到细胞的抗体结合并且与结合到化验溶液中的其他细胞的抗体交联，来便于涂敷抗体的红细胞的凝集。如果没有具有到表现在试剂细胞表面上的目标抗原的特异亲合性的抗体存在于样品中，那么细胞的凝集不发生，因为AHG不能交联没有抗体附加到细胞表面的细胞。在预先确定的潜伏时间之后，图36B中所示的试剂细胞的凝集在包含适当类型试剂细胞的室中发生。例如，如果血清样品包含k型红细胞的抗体，凝集将在包含表现k抗原的试剂细胞的通道中观察到。一旦凝集反应完成，盘以预先确定的速度和时间旋转以将凝集细胞与未凝集细胞分离。结果可能是图37A，37B，或37C中所示的模式的任何一种。使用该实施方案的预期常见结果在图37A和37C中显示，其分别显示血清抗体与表现出感兴趣的特异抗原的试剂细胞类型的强反应和与其他细胞类型的不反应。图37B示出较不常见的弱正试验结果。通过将试剂细胞的抗原记号并入计算机软件分析程序中，病人的抗体表现方式或存在于样品中的抗体可以基于正和负反应的模式自动地确定。

参考图38，显示透射光学生物盘110的另一种实施方案的俯视图，该透射光学生物盘110显示具有入口122，通风口124，和触发标记126的半圆形、等半径射流回路320。等半径射流回路320包括半圆形或弧形分析室，其基本上沿着光学生物盘110的衬底120内的环形圈的弧段定向。俘获区140位于等半径射流电路320的半圆形分析室内。同样在图38中显示触发标记126。盘基本上包括上面结合图5，6，7，8，和9描述的透射光学生物盘的全部组件。

接下来参考图39，示出图38中所示盘的等半径射流回路的部分的放大详细视图。该特定射流回路包括如上面结合图21A～21F描述的前向血型测定化验的俘获区。如图39中所示，分析室可以具有例如几个俘获区，包括但不局限于抗A，抗B，抗H，抗C，抗c，抗D，抗E，抗e，和Rh控制俘获区，用于试验或确定血液样品的主要血型。具有特别针对其他抗原的俘获剂的俘获区可以取代任何上述俘获区。

现在参考图40，描绘具有近侧等半径射流回路324和远侧等半径射流回路322的透射盘的再一种实施方案的放大详细视图。在该实施方案中，远侧等半径射流回路322用于如上面图39中讨论的前向血型测定，而近侧等半径射流回路324用于反向血型测定。反向血型测定试验用于由前向血型测定产生的结果的证实试验。关于反向血型测定的样品制备和化验过程的细节例如在上面结合图23，26A，26B，和26C讨论。在使用中，红细胞如下面在实例2中描述地处理。然后，红细胞通过入口122装载到远侧等半径射流回路322中。同时，血液样品也如上面结合图23所描述地为反向类型测定而制备，其中血清或血浆与A型和B型试剂细胞混合并潜伏。然后，细胞与血清的悬浮体通过入口122装载到近侧等半径射流回路324中。然后，入口和通风口被密封并且盘装载到光盘驱动器122(图17)中用于分析。在分析期间，盘可以以预先确定的速度和持续时间旋转，以去除没有被俘获区中的俘获剂结合的细胞或凝集。然后，远侧射流回路322中的俘获区被研究，以确定具有结合细胞的区。近侧射流回路324中的俘获区也被研究，以确定哪个区或哪些区具有结合到那里的凝集细胞或未凝集细胞(图26C)。一起执行的前向和反向类型测定对于准确地确定个体的血型是有利的。在标准临床血型测定中，反向类型测定用作ABO血型测定的正确前向类型测定的证实。本发明允许前向和反向类型测定以减少的样品量和极小的用户介入来同时运行。另外，本发明的前向和反向类型测定试验可以使用适当的硬件和软件在大约2分钟内分析。与光盘驱动器、检测系统、和可以结合本发明的光学生物盘使用的软件的更多细节在例如，2002年9月11日提交的、名称为“Methods for Differential Cell CountsIncluding Related Apparatus and Software Performing Same(包括执行其的相关装置和软件的示差细胞计数的方法)”的共同转让且共同未决美国专利申请序列号10/241,512；以及2002年10月24日提交的、名称为“Segmented Area Detector for Biodrive and Methods RelatingThereto(生物驱动的分段区域检测器以及与其相关的方法)”的美国专利申请序列号10/279,677中公开，在此引用其全部内容作为参考，好像完全在这里重复一样。

实验实例

虽然本发明已经参考附图详细描述，本发明的某些实例和进一步的说明在下面呈现。

                        实例1

                  生物盘和俘获层制备

在一种实施方案中，本发明的生物盘的跟踪是涂敷有60nm金的前向摆动装置FDL21：13707或者FDL21：1270。在该反射光盘上，大小为2×1mm的椭圆形数据窗口通过光刻法蚀刻出来。“U”形通道用来创建高度为25um的室。需要消耗大约7uls的样品来装满包括入口和出口的整个室。8窗口/4通道格式择优地使用。在本发明的优选实施方案中，半反射透射盘(FDL 20/21：00708)被使用，这允许透射盘的整个表面用于俘获区，而无需使用光刻法来形成数据窗口。Fraylock“U”形粘着DBL201 Rev C 3M94661或者直通道用来创建室。使用的覆盖盘是完全反射、具有直径为0.040英寸以半径26mm等距离定位的48个样品入口的金盘，或者透明盘以允许顶部检测器的使用。

几个化学层顺序地涂敷到固体衬底第一层。该第一层可以是光盘例如CD，CD-ROM，DVD或DVD-ROM中的聚碳酸酯层或者金属化的聚碳酸酯层。在随后处理之前，第一层用异丙醇清洗。第二层包括聚苯乙烯或者聚碳酸酯。该层可以通过在固体衬底上挥发性溶剂中块状塑料的喷射模塑或者塑料的旋涂或喷涂来形成。

主要俘获层，第三层通过第二层上蛋白质抗生物素蛋白链菌素(Sigma，St.Louis，MO，Catalogue No.S-4762)(或者其任何变体)的吸收来形成。吸收过程通过将第二层暴露于第一溶液(在磷酸盐(钠或钾)或者三-羟基-甲基-氨基甲烷缓冲剂中处于中性pH(+/-0.5pH)的抗生物素蛋白链菌素(或者其任何变体)的1mg/ml溶液，离子强度(通过添加NaCl，KCl或MgCl2而变化)为50～200mM)。暴露时间可以在30秒到12小时之间变化。在将第二层暴露于第一溶液之后，过量的抗生物素蛋白链菌素(或者其任何变体)用水清洗掉。

次要俘获层，第四层，包括识别并结合到来自某种动物源(例如家鼠或人)的其他抗体(例如，生物素化的抗家鼠IgM(在羊中种植)，Vector Laboratories，Catalog #BA-2020)的标有生物素的抗体(第一俘获抗体)。第一俘获抗体的溶液(第二溶液)暴露于第三层长达10分钟到3小时之间。第二溶液包括在磷酸盐(钠或钾)或者三-羟基-甲基-氨基甲烷缓冲剂中处于中性pH(+/-0.5pH)的第一俘获抗体的0.5mg/ml溶液，离子强度(通过添加NaCl，KCl或MgCl2而变化)为50～200mM。第一俘获抗体表面上的生物素结构部分由抗生物素蛋白链菌素(或者其任何变体)结合，其包括第三层。在该层暴露于第二溶液之后，过量的第一俘获抗体用水清洗掉。

生物活性俘获层，第五层，包括第二俘获抗体，其基于该细胞表面上的某种抗原识别并结合特殊类型的生物细胞。第二俘获抗体的动物源必须与第一俘获抗体的特异性匹配。第二俘获抗体的溶液暴露于第四层长达10分钟到3小时之间。该第三溶液包括在磷酸盐(钠或钾)或者三-羟基-甲基-氨基甲烷缓冲剂中处于中性pH(+/-0.5pH)的第二俘获抗体的溶液(大约1mg/ml)，离子强度(通过添加NaCl，KCl或MgCl2而变化)为50～200mM。在第四层暴露于第三溶液之后，过量的第二俘获抗体用类似于如上所述的缓冲剂清洗掉。

因为分析血液，本发明的盘被进行泄漏检查以确保在现场具有样品的盘旋转期间没有室泄漏。每个通道装满封闭剂。封闭执行最少1小时。然后，盘以5000rpm旋转5分钟并被检查。在检查泄漏并去除封闭溶液之后，盘放置在真空室中长达2-48小时。在真空处理之后，盘放置在真空袋中并以2-8℃储存直到使用。

另外，盘可以热或超声地结合以确保没有流体从室中漏出。

                        实例2

              生物盘上的前向血型测定化验

在下面的实例中，前向血型测定化验在生物盘上进行，该生物盘包括：(1)金反射基底盘，用光刻法处理以去除特异俘获区中的金，适当的化学物质放置在俘获区上，(2)25um厚的通道层，以及(3)装配到功能生物盘中的金反射覆盖盘。

来自刺手指的10ul的全血在90ul的磷酸盐缓冲盐水/抗凝血剂中稀释以制成10％的RBC溶液。14ul的该溶液注入功能生物盘中，并且入口和通风口被密封。在五分钟的室温潜伏之后，盘放置到驱动器中。内部开发的自动事件计数软件离心盘，使得非特异俘获的细胞从俘获区中去除。盘使用底部检测器用光学驱动器的标准780nm激光扫描，并且软件记录每个俘获区中的事件数目。程序算法确定哪些俘获区具有正俘获并且将ABO和Rh表型指定给血液样品。整个过程花费大约10～15分钟，从光盘插入到驱动器中并且接收前向血型测定开始。诊断协议在图8中图示表示。

结果在图19中表示，其是ABO血型测定的图形输出的表示。

                         实例3

     使用离盘样品制备的生物盘上的反向类型测定化验

在下面的实例中，反向血型测定化验在生物盘上进行，该生物盘包括：(1)金反射基底盘，用光刻法处理以去除特异俘获区中的金，适当的化学物质放置在俘获区上，(2)25um厚的通道层，以及(3)装配到功能生物盘中的金反射覆盖盘。

全血以适当的速度和时间离心以产生细胞的小球和非溶血的血清或血浆。血清或血浆分别与A₁型和B型试剂红细胞(Ortho临床诊断)混合。细胞与血清或血浆的混合可以在试管中发生或者直接在混合室中的盘上发生。如果混合在试管中发生，那么每种混合物放置在盘的单独通道中。在短的室温潜伏(2～5分钟)以允许血清或血浆与试剂红细胞相互作用之后，盘放置到驱动器中。内部开发的自动凝集检测软件离心盘，导致凝集和/或未凝集细胞在俘获区上移动并且被非特异地俘获。过量的细胞将离心到流体通道的外缘。盘使用底部检测器用光学驱动器的标准780nm激光扫描，并且软件记录。

程序算法基于对血浆或血清样品的反向类型测定来确定哪些试剂红细胞被凝集，并且指定ABO表型。整个过程花费10分钟，从盘插入到驱动器中并且接收反向血型测定开始。个体的前向和反向类型测定应当一致，表示该个体的正确类型测定。

结论性概述

虽然本发明已经参考某些优选实施方案详细描述，应当理解，本发明并不局限于那些精确的实施方案。相反地，鉴于描述用于实践本发明的当前最佳方式的本公开内容，许多修改和变化将呈现给本领域技术人员，而不背离本发明的范围和本质。因此，本发明的范围由下面的权利要求书而不是由前述描述来指示。在权利要求书的等价物的意义和范围内发生的所有改变，修改和变化将认为在它们的范围内。

而且，本领域技术人员将使用仅仅常规实验认识到，或者能够确定在这里描述的本发明的具体实施方案的许多等价物。这种等价物打算由下面的权利要求书包括。

Claims (53)

1.一种通过在光学生物盘上进行直接类型测定来确定个体血型的方法，包括：

将红细胞施加到光学生物盘中的至少一个室，该室表面包括包含俘获抗体的至少一个俘获场，至少一个正控制场，以及至少一个负控制场；

在盘中潜伏样品以促进抗原-抗体相互作用；

将盘放置到光学阅读器中，该光学阅读器在第一面上支撑该盘；

相对于基本上垂直于第一面的轴旋转该盘以便将未被俘获的细胞与位于室表面上的被俘获细胞相分离；

获得试验场，正控制场，和负控制场的测量；以及

分析试验场，正控制场和负控制场的测量以确定个体的血型。

2.一种通过在光学生物盘上进行反向类型测定来确定个体的血液样品中ABO血型的抗体存在的方法，包括：

从血液样品中纯化血清；

通过将血清与已知ABO血型的细胞混合来创造试验样品；

将该试验样品注入到光学生物盘中的至少一个通道中，从而将试验样品传递到包括细胞结合分子的俘获场上；

在俘获场上潜伏试验样品以使得凝集和未凝集的细胞结合到细胞结合分子；

将盘放置到光学阅读器中，该光学阅读器在第一面上支撑该盘；

相对于基本上垂直于第一面的轴旋转该盘；

通过相对于基本上垂直于第一面的轴旋转该盘，通过在径向于轴的方向上移动入射束，用电磁辐射的入射束扫描室；

检测由与盘相互作用之后的入射束的至少一部分形成的电磁辐射的返回射束；

将返回射束转换成输出信号；

分析输出信号以确定结合在俘获场上的凝集细胞的存在；以及

确定血清中抗体的存在。

3.一种通过在光学生物盘上进行反向类型测定来确定个体的血液样品中ABO血型的抗体存在的方法，包括：

将血液样品施加到光学生物盘中的至少一个微射流通道中，该光学生物盘包括具有至少一个微过滤器的分离室，至少一个混合室，以及至少一个俘获室；

以第一速度旋转光学生物盘长达第一时间，以便在分离室中实现将血液样品分离成细胞和血清；

以高于第一速度的第二速度旋转光学生物盘长达第二时间，第二速度实现血清移动通过微射流通道进入混合室；

将已知ABO血型细胞的细胞加到包含血清的混合室中；

在一个方向上并且交替地在另一个方向上至少一次旋转光学生物盘长达第三时间，以实现血清和细胞的混合；

潜伏血清中的细胞足够长的一段时间以允许抗体-抗原结合；

以高于第二速度的第三速度旋转光学生物盘长达第四时间，第三速度实现细胞移动到俘获室中，俘获室包括具有结合细胞的分子的表面；

在俘获室中潜伏样品以促进细胞结合到室表面；

旋转该盘长达第五时间，以从俘获场中去除未结合的细胞；

通过相对于基本上垂直于第一面的轴旋转该盘，通过在径向于轴的方向上移动入射束，用电磁辐射的入射束扫描室；

检测由与盘相互作用之后的入射束的至少一部分形成的电磁辐射的返回射束；

将返回射束转换成输出信号；

分析输出信号以确定凝集细胞的存在；以及

确定样品中抗体的存在。

4.一种通过光学生物盘上的抗体类型测定来确定个体中血型抗体的存在的方法，包括：

从血液样品纯化血清；

通过将血清与已知血型表型的细胞混合来创造至少一种样品；

将至少一种样品注入到光学生物盘中的至少一个通道中，从而将样品传递到包括细胞结合分子的俘获场；

将盘放置到光学阅读器中，该光学阅读器在第一面上支撑该盘；

相对于基本上垂直于第一面的轴旋转该盘；

通过相对于基本上垂直于第一面的轴旋转该盘，通过在径向于轴的方向上移动入射束，用电磁辐射的入射束扫描室；

检测由与盘相互作用之后的入射束的至少一部分形成的电磁辐射的返回射束；

将返回射束转换成输出信号；

分析输出信号以确定结合到俘获场的细胞的存在；以及

确定血型抗体的存在。

5.一种通过在光学生物盘上的抗体类型测定来确定个体的血型抗体的存在的方法，包括：

将血液样品施加到光学生物盘中的至少一个微射流通道，该光学生物盘包括具有至少一个微过滤器的分离室，至少一个混合室，以及至少一个俘获室；

以第一速度旋转光学生物盘长达第一时间，以在分离室中实现将血液样品分离成细胞和血清；

以高于第一速度的第二速度旋转光学生物盘长达第二时间，该第二速度实现血清移动通过微射流通道进入混合室；

将已知血型表型的细胞加入到包含血清的混合室中；

在一个方向上并且交替地在另一方向上至少一次旋转光学生物盘长达第三时间，以实现血清和已知血型表型的细胞的混合；

潜伏血清中已知血型表型的细胞足够长的一段时间以允许抗体-抗原结合；

以高于第二速度的第三速度旋转光学生物盘长达第四时间，第三速度实现已知血型表型的细胞移动到俘获室中，俘获室包括具有抗人类免疫球蛋白分子的表面；

在俘获室中潜伏样品以促进已知血型表型的细胞结合到室表面；

旋转光学生物盘长达第五时间，以去除未结合的已知血型表型的细胞；

通过相对于基本上垂直于第一面的轴旋转该盘，通过在径向于轴的方向上移动入射束，用电磁辐射的入射束扫描室；

检测由与盘相互作用之后的入射束的至少一部分形成的电磁辐射的返回射束；

将返回射束转换成输出信号；

分析输出信号以确定已知血型表型的细胞是否被俘获；以及

确定血型抗体的存在。

6.一种用于确定个体血型的装置，包括：

光学生物盘，包括至少一个俘获室，它包括：

包括第一俘获抗体的层，以及

包括由第一俘获抗体结合的第二俘获抗体的层，该第二俘获抗体对一种血型抗原是特异的；

盘驱动器组件；

光学阅读器；以及

用于血型分析的软件。

7.一种用于执行血型测定化验的光学生物盘，所述盘包括：

衬底；

与所述衬底相关联的分离室，所述分离室包括第一入口；

与所述分离室相关联的过滤装置；

与所述分离室流体相通的第一混合室，所述第一混合室包括第二入口；

与所述分离室流体相通的第二混合室，所述第二混合室包括第三入口；

与所述第一混合室流体相通的第一分析室，所述第一分析室包括俘获场；以及

与所述第二混合室流体相通的第二分析室，所述第二分析室包括俘获场。

8.一种通过在光学生物盘上进行直接类型测定来确定个体血型的方法，所述方法包括：

将试剂抗体装载到光学生物盘中的至少一个室中，所述至少一个室具有包装于其中的生物基质，使得包装密度允许单细胞通过并且阻止凝集细胞进入；

将红细胞装载到光学生物盘中的所述至少一个室，以形成包括所述试剂抗体和所述红细胞的化验溶液；

在盘中潜伏所述化验溶液，以促进抗原-抗体相互作用和红细胞凝集；

将盘放置到光学阅读器中以在其中支撑该盘；

相对于基本上垂直于盘衬底层的轴旋转该盘，从而引导所述化验溶液通过所述生物基质，从而将未凝集的红细胞和凝集的红细胞相分离；

引导电磁辐射的射束以扫描所述至少一个室；以及

分析来自射束的返回信号，以确定红细胞凝集的数量从而确定个体的血型。

9.一种通过在光学生物盘上进行反向类型测定来确定个体血液样品中ABO血型的抗体存在的方法，所述方法包括：

将血液样品装载到光学生物盘中的至少一个微射流通道中，该光学生物盘包括具有至少一个微过滤器的制备室，至少一个混合室，以及至少一个分离室，所述分离室具有包装于其中的生物基质，使得包装密度允许单细胞通过并且阻止凝集细胞进入；以及

以第一速度旋转该盘长达第一时间，以在制备室中实现将血液样品分离成细胞和血清。

10.根据权利要求9的方法，包括以大于第一速度的第二速度旋转该盘长达第二时间的附加步骤，第二速度实现血清移动通过微射流通道进入混合室。

11.根据权利要求10的方法，包括将已知ABO血型的细胞加入到包含血清的混合室中的附加步骤。

12.根据权利要求11的方法，包括在一个方向上并且交替地在另一个方向上至少一次以第三速度旋转该盘长达第三时间，以实现血清和已知ABO血型的细胞的混合的附加步骤。

13.根据权利要求12的方法，包括潜伏已知ABO血型的细胞以及血清足够长的一段时间以允许抗体-抗原结合和细胞凝集的附加步骤。

14.根据权利要求13的方法，包括以大于第二速度的第四速度旋转该盘长达第四时间的附加步骤，第四速度实现已知ABO血型的细胞移动到分离室中并且进入生物基质中，使得凝集细胞与未凝集细胞相分离。

15.根据权利要求14的方法，包括通过相对于基本上垂直于盘衬底部分的轴旋转该盘，并且通过在径向于轴的方向上移动入射束，用电磁辐射的入射束扫描室的附加步骤。

16.根据权利要求15的方法，包括检测由与盘相互作用之后的入射束的至少一部分形成的电磁辐射的返回射束的附加步骤。

17.根据权利要求16的方法，包括将返回射束转换成输出信号的附加步骤。

18.根据权利要求17的方法，包括分析输出信号以确定凝集细胞的存在，从而确定样品中抗体的存在的附加步骤。

19.一种通过光学生物盘上的抗体类型测定来确定个体中血型的抗体存在的方法，所述方法包括：

从血液样品中纯化血清；

通过将纯化的血清与已知血型表型的细胞混合来创造至少一种化验溶液；

将化验溶液装载到光学生物盘中的至少一个通道中，所述通道包含包装于其中的生物基质，使得包装密度允许单细胞穿过并且防止凝集细胞进入；

潜伏化验溶液足够长的一段时间以允许抗体-抗原结合和凝集；

将盘放置到光学阅读器中以在其中支承该盘；

相对于基本上垂直于盘衬底层的轴旋转该盘，以引导化验溶液通过生物基质使得未凝集细胞与凝集细胞相分离；

通过相对于所述轴旋转该盘并且通过在径向于轴的方向上移动入射束，用电磁辐射的入射束扫描室；

检测由与盘相互作用之后的入射束的至少一部分形成的电磁辐射的返回射束；

将返回射束转换成输出信号；以及

分析输出信号以确定凝集的存在和程度，从而确定血型抗体的存在。

20.一种用于执行免疫血液学化验的光学生物盘，所述盘包括：

具有与其相关联的编码信息的衬底，所述编码信息可由盘驱动器组件读出以控制盘的旋转；

与所述衬底相关联的分离室，所述分离室包括第一入口；

与所述分离室相关联的过滤装置；

与所述分离室流体相通的第一混合室，所述第一混合室包括第二入口；

与所述分离室流体相通的第二混合室，所述第二混合室包括第三入口；

与所述第一混合室流体相通的第一分析室，所述第一分析室包括生物基质；以及

与所述第二混合室流体相通的第二分析室，所述第二分析室包括生物基质。

21，一种用于执行免疫血液学化验的光学生物盘，所述生物盘包括：

具有与其相关联的编码信息的衬底，所述编码信息可由盘驱动器组件读出以控制盘的旋转；

与所述衬底相关联的至少一个俘获场，所述俘获场位于相对于所述衬底中心的预先确定的位置；

在所述俘获场中固定不动的多个俘获抗体；

与所述俘获场相关联的流动通道；以及

与所述流动通道流体相通的输入位置。

22.根据权利要求21的光学生物盘，其中所述输入位置被实现为接收化验溶液，所述化验溶液包括缓冲剂，A型试剂细胞，B型试剂细胞，以及血清样品，使得当所述化验溶液沉积在所述流动通道中时，所述A型和B型试剂细胞移动进入所述俘获场中，并且在A型或B型细胞上的表面抗原与它们相应的俘获抗体之间发生结合，从而将所述A型和B型细胞放置在它们相应的俘获场中。

23.根据权利要求22的光学生物盘，其中当电磁辐射的射束指向俘获场中时，由此凝集的存在和数量可以从所述射束返回的信号中确定。

24.一种通过光学生物盘上的反向类型测定来确定个体血液样品中ABO血型的抗体存在的方法，所述方法包括：

将血液样品装载到光学生物盘中的至少一个微射流通道，该光学生物盘包括具有至少一个微过滤器的分离室，至少一个混合室，以及至少一个俘获室；以及

以第一速度旋转该盘长达第一时间，以在分离室中实现将血液样品分离成血细胞和血清。

25.根据权利要求24的方法，包括以大于第一速度的第二速度旋转该盘长达第二时间的附加步骤，第二速度实现血清移动通过微射流通道进入混合室。

26.根据权利要求25的方法，包括将A型和B型试剂细胞加入到包含血清的混合室中的附加步骤。

27.根据权利要求26的方法，包括在一个方向上并且交替地在另一个方向上至少一次以第三速度旋转该盘长达第三时间，以实现血清和试剂细胞的混合的附加步骤。

28.根据权利要求27的方法，包括潜伏血清中的试剂细胞足够长的一段时间以允许抗体-抗原结合和细胞凝集的附加步骤。

29.根据权利要求28的方法，包括以大于第二速度的第四速度旋转光学生物盘长达第四时间的附加步骤，第四速度实现试剂细胞移动到所述俘获室中，所述俘获室包括具有俘获剂的表面。

30.根据权利要求29的方法，其中所述俘获剂选自针对A型试剂细胞的抗体和针对B型试剂细胞的抗体。

31.根据权利要求30的方法，包括在俘获室中潜伏样品以促进细胞结合到俘获剂的附加步骤。

32.根据权利要求31的方法，包括旋转该盘长达第五时间，以从俘获场中去除未结合的试剂细胞的附加步骤。

33.根据权利要求32的方法，包括通过相对于基本上垂直于所述衬底的轴旋转该盘并且通过在径向于轴的方向上移动入射束，用电磁辐射的入射束扫描室的附加步骤。

34.根据权利要求33的方法，包括检测由与盘相互作用之后的入射束的至少一部分形成的电磁辐射的返回射束的附加步骤。

35.根据权利要求34的方法，包括将返回射束转换成输出信号的附加步骤。

36.根据权利要求35的方法，包括分析输出信号以确定凝集和未凝集试剂细胞的存在和数量，从而确定样品中抗体的存在的附加步骤。

37.一种通过光学生物盘上的抗体类型测定来确定个体中血型的抗体存在的方法，所述方法包括：

从血液样品中纯化血清；

通过将血清与表现出任何次要血型的抗原的试剂细胞，以及抗人类球蛋白混合来创造至少一种化验溶液；

将化验溶液装载到光学生物盘中的至少一个通道中，从而将化验溶液传递到包括至少一个俘获抗体的俘获场上；

潜伏血清中的细胞足够长的一段时间以允许抗体-抗原结合和凝集；

在俘获场上潜伏样品，以允许细胞结合到俘获场中它们相应的俘获抗体；

旋转该盘以将未结合的细胞与结合在俘获场中的细胞相分离；

将盘放置到光学阅读器中；

相对于基本上垂直于盘衬底层的轴旋转该盘；

通过相对于所述轴旋转该盘并且通过在径向于轴的方向上移动入射束，用电磁辐射的入射束扫描室；

检测由与盘相互作用之后的入射束的至少一部分形成的电磁辐射的返回射束；

将返回射束转换成输出信号；以及

分析输出信号以确定凝集的存在和数量，从而确定血型抗体的存在。

38.一种用于执行免疫血液学化验的光学生物盘，所述生物盘包括：

具有中心和外缘的基本上圆形衬底；

通道层，具有形成于其中的射流回路，所述通道层与所述衬底相关联；

与所述通道层相关联的盖子部分；

与所述衬底相关联的至少一个俘获场，所述俘获场位于所述射流回路内预先确定的位置；

在所述俘获场内固定不动的多个俘获抗体。

39.根据权利要求38的光学生物盘，还包括与所述衬底相关联的半反射层。

40.根据权利要求39的光学生物盘，其中所述衬底包括与其相关联的编码信息，所述编码信息可以由盘驱动器组件读出以控制盘的旋转。

41.根据权利要求40的光学生物盘，其中所述射流回路包括入口，分析室，和通风口。

42.根据权利要求41的光学生物盘，其中所述俘获场位于所述分析室内。

43.根据权利要求42的光学生物盘，其中所述分析室基本上沿着所述衬底的所述中心和外缘内的环形圈的弧段定向。

44.根据权利要求42的光学生物盘，其中所述分析室基本上沿着盘上的预先确定半径定向。

45.根据权利要求43或44的光学生物盘，其中所述入口被实现为接收化验溶液，所述化验溶液包括缓冲剂，A型试剂细胞，B型试剂细胞，和血清样品，使得当所述化验溶液沉积在所述射流回路中时，所述A型和B型试剂细胞移动进入所述分析室中和进入所述俘获场中，并且在A型或B型细胞上的表面抗原与它们相应的俘获抗体之间发生结合，从而将所述A型和B型细胞放置在它们相应的俘获场中。

46.根据权利要求45的光学生物盘，其中当电磁辐射的射束指向俘获场中时，试剂细胞凝集的存在和数量从所述射束返回的信号中确定。

47.一种制造用于免疫血液学试验的光学生物盘的方法，所述制造方法包括步骤：

提供具有中心和外缘的衬底；

在与衬底相关联的信息层上编码信息，所述编码的信息可由盘驱动器组件读出以控制盘的旋转；

形成与所述衬底相关联的俘获场，所述俘获场位于相对于所述衬底的所述中心的预先确定的位置；

沉积在所述俘获场中，一种多种俘获剂；

形成与所述俘获场流体相通的分析室；

指定与分析室相关联的输入位置，输入位置被实现为接收待试验血型的样品，使得当样品沉积在分析室中并且当盘旋转时，样品移动到俘获场中并且在样品中的分析物与一种或多种俘获剂之间发生结合，从而将分析物放置在俘获场中。

48.根据权利要求47的方法，其中所述分析物选自红细胞和已定型的试剂细胞。

49.根据权利要求48的方法，其中所述分析室基本上沿着所述衬底的所述中心和外缘内的环形圈的弧段定向。

50.一种光学生物盘，根据权利要求49制造。

51.一种使用根据权利要求49制造的光学生物盘的方法，所述使用方法包括：

从血液样品中纯化血清；

通过将血清与表现出任何次要血型的抗原的已定型试剂细胞，以及抗人类球蛋白混合来创造至少一种化验溶液；

将化验溶液装载到光学生物盘中的分析室中，从而将化验溶液传递到俘获场上；

潜伏血清中的已定型试剂细胞足够长的一段时间以允许抗体-抗原结合和细胞凝集；

在俘获场上潜伏样品，以允许细胞结合到俘获场中的一种或多种俘获剂；

旋转该盘以将未结合的已定型试剂细胞与结合在俘获场中的已定型试剂细胞相分离；

将盘放置到光学阅读器中；

相对于基本上垂直于衬底的轴旋转该盘；

通过相对于所述轴旋转该盘并且通过在径向于轴的方向上移动入射束，用电磁辐射的入射束扫描分析室；

检测由与盘相互作用之后的入射束的至少一部分形成的电磁辐射的返回射束；

将返回射束转换成输出信号；以及

分析输出信号以确定凝集的存在和数量，从而确定血型抗体的存在。

52.一种使用根据权利要求49制造的光学生物盘的方法，所述使用方法包括：

将血液样品施加到分析室中；

在分析室中潜伏血液样品足够时间，以允许血液样品中的红细胞结合到俘获区中的一种或多种俘获剂；

将盘放置到光盘阅读器中；

使用光盘阅读器、以预先确定的速度和时间、相对于基本上垂直于衬底的轴旋转该盘，以将未结合细胞和俘获场上的结合细胞相分离；

通过相对于所述轴旋转该盘并且通过在径向于轴的方向上移动入射束，用电磁辐射的入射束扫描分析室；

检测由与盘相互作用之后的入射束的至少一部分形成的电磁辐射的返回射束；

将返回射束转换成输出信号；以及

分析输出信号以确定俘获场中存在的血细胞，从而确定所述血液样品的血型的存在。

53.根据权利要求51或52的方法，其中所述俘获剂选自外源凝集素，单克隆抗体，多克隆抗体，和低聚核苷酸。

Images