專利名稱：生物流體分析卡盒的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及用于生物流體分析的裝置，特別涉及用于采集、處理、以及容納用于分析的生物流體樣本的卡盒。
2.現有技術現有技術中，對于生物流體樣本諸如全血、尿、腦脊髓液、體腔液等中的微粒或細 胞內含物，通過在載玻片上涂抹較少量的未稀釋流體，并且在顯微鏡下評估該涂片，對其進行評估。根據這種涂片，可以得到合理的結果，但細胞完整性、數據的精確性和可靠性主要取決于技術人員的經驗和技術。評估生物流體樣本用的另一周知方法涉及稀釋一定量(avolume of)的樣本,將其置于容器內，人工方式對稀釋后樣本內的組成物進行評估以及計數。如果樣本內有高濃度的組成物則必須稀釋，而對于常規血細胞計數會需要幾種不同的稀釋，因為現實中不可能為了補償樣本內組成物數目的不一致而使用多個計數室或裝置來檢驗不同體積。在來自典型個體的全血樣本中，例如，每微升(μ I)血液樣本有大約4. 5Χ106個紅細胞(RBC)，但每微升血液樣本只有大約O. 25 X IO6個血小板和O. 007 X IO6個白細胞(WBC)。為了確定白細胞總數，基于所使用的恰當稀釋技術，必須在大約一份血液對二十份稀釋液(1:20)的范圍內稀釋全血樣本，高達近似1:256的稀釋，以及，通常還必須選擇性地用一種或多種試劑來裂解紅細胞。裂解紅細胞能有效地將其從視野中除去，從而能夠看到白細胞。為了確定血小板總數，必須在1:100至大約1:50,000的范圍內稀釋血液樣本。然而，血小板計數并不要求樣本中紅細胞裂解。按這種方式評估全血樣本的不足包括，稀釋處理費時費錢，由于樣本數據內稀釋液帶來的誤差概率增加，等等。評估生物流體樣本用的另一方法是阻抗或者光學流式細胞計數法，其涉及通過一個或多個小徑量孔(orifice)循環經稀釋的流體樣本，小徑量孔各自采用阻抗測量或者光學系統，在不同組成物依次通過液力聚焦的貫流分析池(flow cell)時可以散射光形式感測不同組成物。在全血的情況下，樣本必須進行稀釋，以減輕紅細胞相對于白細胞和血小板的壓倒性數量，以及，提供足夠的細胞-細胞間隔并且使重合最小化，使得可以對個別細胞進行分析。與流式細胞計數法相關的不足包括，需要對分析樣本所需的多種不同試劑進行流體處理和控制，這樣會導致成本高而且需密集維護。評估生物流體樣本用的另一現代方法是評估白細胞的特定亞型，以獲得總的白細胞計數。此方法利用了小杯(cuvette)，其具有帶一個透明板的大約25微米厚的內腔。透過透明板的光對用于白細胞的小杯進行掃描。當受到光激發時，小杯內的試劑促使白細胞發熒光。特定白細胞的熒光提供了特定類型白細胞存在的指示。在這種方法中因為紅細胞形成暗層(obscuring layer),它們自身不能被計數或被評估,血小板亦不能被計數或評估。對于評估基本未經稀釋的生物流體樣本所使用的方法及裝置，要求一是能提供精確的結果，一是不使用大量的一種或多種試劑，一是評估期間不要求樣本流體流動，一是能執行微粒成分分析，以及一是費用低。
發明內容
根據本發明的一方面，提供了一種生物流體樣本分析卡盒。本卡盒包括殼體、流體模塊、以及分析室。流體模塊包括樣本采集端口以及初級通道，并且與殼體連接。初級通道尺寸形成為能借助于毛細作用力吸取流體樣本，并且與采集端口處于流體連通。初級通道相對于采集端口固定就位，使得布置在采集端口內的流體樣本的至少一部分引入初級通道。分析室與殼體連接，并且與初級通道處于流體連通。 根據本發明的另一方面，提供了一種生物流體樣本分析卡盒。卡盒包括殼體、流體模塊、以及成像托盤。流體模塊包括樣本采集端口以及初級通道。流體模塊與殼體連接，而初級通道與采集端口處于流體連通。成像托盤包括分析室。托盤相對于殼體可選擇方式置于打開位置和閉合位置。在閉合位置中，分析室與初級通道處于流體連通。根據本發明的另一方面，提供了一種生物流體樣本分析卡盒。卡盒包括樣本采集端口、通道、一個或更多個擾流器、以及分析室。采集端口安裝于嵌板，而通道布置在嵌板中。通道與采集端口處于流體連通。擾流器布置在通道內。分析室與通道處于流體連通。通過下文提供的本發明的具體描述、以及如附圖中所示，本發明的特點以及優點將更為明了。
圖I圖示一種生物流體分析裝置；圖2是本發明卡盒實施例的示意性俯視圖，圖示處于閉合位置的成像托盤以及流體模塊；圖3是本發明卡盒實施例的分解圖，圖示流體模塊在殼體外部；圖4是本發明卡盒實施例的分解圖，圖示成像托盤在殼體外部；圖5示出流體模塊處于打開位置的本發明卡盒實施例；圖6是本發明卡盒實施例的側視圖；圖7是流體模塊的俯視圖；圖8是流體模塊的剖視圖，包括采集端口；圖9和圖10是圖8所示采集端口的剖視圖，圖示處于打開位置以及閉合位置的閥實施例；圖11和圖12是圖8所示采集端口的剖視圖，圖示處于打開位置以及閉合位置的閥實施例；圖13是位于殼體封罩內的流體模塊的仰視圖，其中流體模塊處于打開位置；圖14是位于殼體封罩內的流體模塊的仰視圖，其中流體模塊處于閉合位置；圖15是次級通道的示意性軸測圖，示出布置在通道內的擾流器實施例；
圖16是次級通道的示意性軸測圖，示出布置在通道內的擾流器實施例；圖17是次級通道的示意性軸側圖，示出通道幾何形狀變化的實施例；圖18是次級通道的示意性軸側圖，示出通道幾何形狀變化的實施例；圖19是示意性圖示關于采集通道布置的樣本放大鏡；圖20是殼體基座的俯視圖；以及圖2IA-圖2IC是樣本室的示意圖。
具體實施方式
參照圖1，本生物流體樣本卡盒20可操作以收納生物流體樣本諸如全血樣本或其他生物流體樣品。在大部分實施方式中，承載樣本的卡盒20與自動分析裝置22 —起使用，自動分析裝置22具有成像元件以及用于控制流程處理并分析樣本圖像的處理器。分析裝置22與美國專利No. 6，866，823 (其在此以引用方式并入本文)中所描述的類似，是一種可選的分析裝置。然而，本卡盒20并不局限于和任何特定的分析裝置一起使用。現在，參照圖2至圖6，卡盒20包括流體模塊24、成像托盤26、以及殼體28。流體模塊24和成像托盤26 二者各自從殼體28的橫向端與殼體28連接。流體模塊現在，參見圖7至圖10，流體模塊24實施例包括樣本采集端口 30、溢流通路32、初級通道34、閥36、次級通道38、一個或多個閂部40、氣壓源42、外部氣壓端口 44，并且具有外緣部46、內緣部48、第一橫側部50、以及第二橫側部52，橫側部50、52在外緣部46與內緣部48之間延伸。樣本采集端口 30布置在外緣部46與第二橫側部52的相交處。采集端口 30包括缽部54和邊緣入口 64之一或二者。缽部54在上表面56與底面58之間延伸。采集端口30進一步包括樣本進口 60、缽-進口通道62、以及邊緣入口 -進口通道66。在可選實施例中，采集端口 30和樣本進口在流體模塊24中可以位于其他部位；例如，采集端口 30可以位于外緣部內側，而樣本進口 60可以布置成與缽部54直接連通，而不包括將缽部54和進口60連接的中間通道。在圖7至圖10所示的實施例中，缽部54具有局部球形幾何形狀。諸如由局部球面幾何形狀提供的凹形幾何形狀便于樣本重力匯集在缽底面58的中心內。其他的凹缽幾何形狀包括圓錐或角錐式幾何形狀。缽部54并不局限于任何特定的幾何形狀。選擇缽部54的容積，以滿足設計卡盒20所針對的應用；例如,對于血液樣本分析,大約50 μ I的缽部容積通常是合適的。缽-進口通道62布置在缽部54的底面58中，并且提供通路，通過該通路，沉積進缽部54的流體可以從缽部54行進至樣本進口 60。在一些實施例中，缽-進口通道62具有的截面幾何形狀能夠促使布置在通道62內的樣本由毛細作用力通過通道62朝樣本進口60吸引。例如，缽-進口通道62可以具有大致直線狀的截面幾何形狀，其側壁-側壁間距允許毛細作用力作用于樣本，以吸引樣本通過通道62。通道62中與樣本進口 60相鄰的部分包括彎曲底面，以便于流體樣本流入進口 60。邊緣入口 64緊鄰外緣部46與第二橫側部52的相交處布置。在圖7所示的實施例中，邊緣入口 64布置于楔形凸部的端部。楔形凸部給直接用戶(最終用戶)提供視覺幫助，標識可以吸進采集端口 30的血液樣本,例如來自手指或足跟的刺血、或者來自從動脈或靜脈源抽取的樣本。邊緣入口 64不是必需的；也就是，一些實施例只包括缽部54。外緣入口-進口通道66在邊緣入口 64與樣本進口 60之間延伸。在一些實施例中，邊緣入口-進口通道66具有的截面幾何形狀能夠有助于使布置在通道66內的樣本由毛細作用力通過通道66朝樣本進口 60吸引；例如，大致直線狀的截面幾何形狀，側壁間距允許毛細作用力作用于樣本，以吸取樣本通過通道66。通道66中與樣本進口 60相鄰的部分包括彎曲底面，以便于流體樣本流入進口 60。樣本進口 60是這樣一種通路，其在通道62、66 (于缽部54與邊緣入口 64之間延伸)與初級通道34之間提供流體連通。在圖7至圖10所示的實施例中，樣本進口 60大致垂直于通道62、66延伸。如上所述，在一些實施例中，樣本進口 60可以布置成與缽部54直接連通。初級通道34在樣本進口 60與次級通道38之間延伸。初級通道34的容積大到足 以保持適用于待分析的流體樣本體積，而在一些實施例中，此容積大到足以允許樣本在初級通道內進行混合。初級通道34的截面幾何形狀的尺寸形成為，允許經由毛細作用力通過該通道從進口 60吸取布置在初級通道34內的樣本流體。在一些實施例中，將一種或更多種試劑67 (例如肝素、EDTA (乙二胺四乙酸)等)沉積在初級通道34內。隨著通過初級通道34吸取樣本流體，使試劑67至少部分與樣本混合。初級通道34中與樣本進口 60相反的端部通向次級通道38，從而，提供了從初級通道34進入次級通道38的流體連通路徑。在一些實施例中，一個或更多個標記端口(flag port) 39 (參見圖7)緊鄰次級通道38從初級通道34橫向延伸而出。各標記端口 39的幾何形狀是，使得在初級通道內傳送的樣本到達標記端口 39，并且通過例如毛細作用被吸引在端口 39中。可以感測端口 39內樣本的存在，以驗證樣本在初級通道內34的位置。優選地，標記端口 39的高度相對小于其寬度，以提高端口 39內樣本的可見性，同時只需要一小部分樣本。各標記端口 39可以包括氣孔。在一些實施例中，初級通道34 (或標記端口 39)包括樣本放大鏡41 (參見圖19)，優選該樣本放大鏡41緊鄰次級通道38布置。樣本放大鏡41包括布置于通道34 —側或兩側(例如，頂部和底部)的透鏡。透鏡將初級通道34的對準部分放大，從而便于感測初級通道34內樣本的存在。優選地，透鏡的放大倍數足夠大，以使對準的通道部分(或端口)內的樣本容易由直接用戶目視。次級通道38在初級通道34與可包括排出端口 68的末端之間延伸。次級通道38和初級通道34之間相交處的截面幾何形狀構造成，使得毛細作用力不能從初級通道34吸取樣本進入次級通道38。在一些實施例中，次級通道38包括樣本計量端口 72。次級通道38的容積大到足以允許樣本在次級通道38內來回移動，這種流體移動可以用來混合樣本內的樣本組成物和/或試劑。在一些實施例中，對于排出端口 68布置透氣但不透液體的膜74，以允許次級通道38內的空氣離開通道38，但同時阻止流體樣本經由端口 68離開通道38。樣本計量端口 72具有的截面幾何形狀允許樣本被毛細作用力吸出次級通道38。在一些實施例中，樣本計量端口 72的容積是適用于即將進行的分析的預定容積；例如，大致等于分析用樣本的期望體積。計量端口 72從次級通道38延伸至托盤24的外表面(如下所述，當托盤處于閉合位置時，其外表面與樣本分析室118中嵌板122部分的外表面對準)。在流體模塊24內的一位置處布置閥36，以在初級通道34的一部分與樣本進口 60之間阻止液流(包括氣流)。閥36可在打開位置與閉合位置之間選擇性地致動。在打開位置，閥36不會在樣本進口 60與初級通道34中連續到次級通道38的部分之間阻止液流。在閉合位置，閥36在初級通道34的至少一部分與樣本進口 60之間至少大致阻止液流。在圖9和圖10所示的實施例中，閥36包括可偏移膜76 (例如，親水壓敏膠帶)和懸臂梁閥致動器78 (參見圖13至圖14)。可以使致動器78偏移以使膜76移動傳送至初級通道34，從而在通道34與進口 60之間建立液封。圖9圖示閥36處于打開位置的實施例，其中，從樣本進口 60至初級通道34的液道(流體路徑)打開。圖10圖示閥36處于閉合位置的實施例，其中膜76阻塞從樣本進口 60到初級通道34的液道，從而，阻止其間的液流(包括氣流)。圖9和圖10中所示的閥36實施例是可選的閥36實施例的示例。閥36并不局限于這種實施例。例如，閥36可以可選擇地布置成在初級通道34或樣本進口 60內的其 他位置起作用；例如，可布置于任何位置點處，只要能夠使初級通道34中位于閥36與次級通道38之間的部分內所布置的流體容積適用于待做的分析即可。現在，參照圖11和圖12，在一可選實施方式中，閥36如上所述在打開位置和閉合位置之間操作，但閥的致動利用了磁性機構而不是單純的機械機構。在這種實施方式中，閥36包括磁性被吸部件154 (例如，鋼珠軸承)和布置在缽蓋136內的磁體156 (參見圖11)。流體模塊24包括第一凹穴158和第二凹穴160。第一凹穴158布置在流體模塊24內，位于可偏移膜76下方。第二凹穴160布置在流體模塊24中，其位于可偏移膜76和初級通道34的上方，與第一凹穴158對準。當流體模塊24處于閉合位置時(參見圖12)，第一凹穴158和第二凹穴160與流體模塊中對準缽蓋136的部分(例如，缽部54)大致對準。在沒有磁吸弓丨(例如，當流體模塊24處于如圖11所示的打開位置時)時，部件154位于第一凹穴158內，并且沒有使可偏移膜76偏移；也就是，初級通道34未被堵塞。在流體模塊24的閉合位置(參見圖12)，磁體156吸引部件154，導致部件154使可偏移膜76偏移進第二凹穴160。結果，可偏移膜76阻塞初級通道34，從而，阻止樣本進口 60與初級通道34之間的液流(包括氣流)。在變化實施方式中，磁體156布置在流體模塊殼體28內，而部件154和可偏移膜76布置在流體模塊24中，位于初級通道34上方。在流體模塊閉合位置，磁體156與部件154對準，并且向下拉磁體156和可偏移膜76，以阻塞樣本進口 60與初級通道34之間的液道。在一些實施例中，氣壓源42 (例如，參見圖7)包括可選擇性變化的容積(例如，隔膜、囊等)以及致動器80 (參見圖13至圖14)。氣壓源42容納預定量的空氣，并且與氣道82連接。在位于閥36接合初級通道34處與次級通道38之間的相交處，氣道82繼而與初級通道34連接。致動器80可操作以壓縮容積，從而提供壓縮空氣進入氣道和初級通道34。在圖13至圖14所示的實施例中，致動器80以懸臂梁式結構與流體模塊24連接，其中，施加至致動器80的作用力促使自由端將源容積壓縮。上述氣壓源42實施例是壓縮空氣的可選的源示例。本發明并不局限于此。外部通氣口 44相鄰于氣壓源42布置在流體模塊24內(參見圖7)。氣道84使外部通氣口 44與延伸至初級通道34的氣道82連接。外部通氣口 44構造成收納與分析裝置22相關聯的氣源，該分析裝置22選擇性地提供壓縮空氣或抽真空。蓋件86 (例如，可破裂膜)密封外部通氣口 44，以防止在外部氣源與外部通氣口 44連接之前氣體或流體于此通過。在一些實施例中，卡盒20只包括外部通氣口 44而不包括氣壓源42。在一些實施例中，卡盒20包括一個或更多個樣本擾流器，樣本擾流器構造在或布置在初級通道34和次級通道38之一或二者內。在圖15至圖16所示的實施例中，擾流器是布置在次級通道38內的結構146，其成形為擾亂次級通道38內樣本的流動。在正常流動狀態下，擾亂是充分的，以促使樣本內的組成物以大致均勻方式分布在樣本內。擾流器結構146的不例是金屬絲線圈146a,其具有不同直徑的線圈(參見圖15)。在另一不例中，擾流器結構146具有連接在一起的多個交叉結構146b (例如，“ + ”)(參見圖16)。這些是擾流器結構146的示例，而本發明并不局限于這些示例。在一些實施例中(參見圖17至圖18)，通道34和通道38之一或二者構造成包括通道幾何形狀變化形式的樣本擾流器146，其在正常操作條件(例如，速度等)下擾亂次級通道38內流動的樣本。擾亂是充分的，以促使組成物至少大致均勻地分布在樣本內。例如，圖17中所示的次級通道38實施例具有截面面積收縮的部分148。收縮部分148的各端具有過渡區域150a、150b，在此過渡區域中，次級通道38的截面面積從第一橫截面幾何形狀 過渡到第二橫截面幾何形狀。次級通道38內流動的流體到達第一過渡區域150a并隨著進入收縮部分148而加速，然而隨著通過第二過渡區域150b離開收縮部分而減速。可以改變過渡區域150a、150b內的面積變化比、以及收縮部分146與次級通道38中相鄰部分之間的截面面積差，以在樣本內建立期望程度的非層流(例如，紊流);例如，過渡區域150a、150b變化越大以及截面的面積差越大，紊流程度越大。樣本流動為紊流(例如，非層流)所達到的程度可以定制，以針對給定樣本分析應用建立期望的混合量。圖18圖示擾亂次級通道38內樣本流動的通道幾何形狀變化152的另一示例。在這種示例中，該通道接在一個曲線路徑(而不是直線路徑)之后，隨著在曲線路徑內流動改變方向，建立紊流的樣本流動。曲線路徑偏離直線路徑的程度及比例將影響流動的紊流程度；例如，路徑偏離越多和/或其偏離比率越大，樣本流動中的紊流程度越大。現在，回到圖7至圖10，溢流通路32包括入口 88、通道90、以及排氣口 92。入口88在通路32與缽部54之間提供流體連通。在圖9和圖10中可以看出，入口 88布置于缽部54內一定高度位置處，使得在流體可以進入入口 88之前，預定量的流體可以聚集在缽部54內，并且填充初級通道34。通道90具有的截面幾何形狀允許樣本流體(例如，借助于毛細作用)被吸引進入并且通過通道90。通道90具有的容積適合于保持大多數應用中預期的所有過量樣本流體。排氣口 92緊鄰通道90中與入口 88相反的端部布置。排氣口 92允許布置在通道90內的空氣隨著過量樣本被吸進通道90而逸出。溢流通道90、初級通道34、氣道82和84、以及次級通道38布置在流體模塊24內部，并因而被圍住。本發明流體模塊24并不局限于特定構造。例如，流體模塊24可以由對接起來的兩個配合嵌板形成。上述通道34、90、38以及氣道82、84的任何一個或者全部可以形成在一個嵌板中、形成兩個嵌板中、或者共同地形成在嵌板之間。圖2至圖4所示的流體模塊24具有外表面94 (也就是，“頂”面)。在一些實施例中，頂板94的一個或多個部分(例如，布置在初級通道34以及次級通道38上方的部分)或者其它嵌板是透明的，因而，可以感測上述通道34、38內樣本的存在以進行控制。在一些實施例中，整個頂板94是透明的，以及貼花紙96粘附于嵌板94的多個部分。現在，參照圖13和圖14，流體模塊閂部40中的至少一個具有與自殼體28伸出的零件98相接合的結構，如下文所述。在一些實施例中，各閂部40構造為懸臂，懸臂具有布置于一端的凸耳100。成像托盤現在，參照圖4，成像托盤26包括在長度方向延伸的第一側軌部102、在長度方向延伸的第二側軌部104、以及在寬度方向延伸的端軌部106。側軌部102、104大致互相平行，并且與端軌部106大致垂直。成像托盤26包括室窗部108,室窗部108布置在由側軌部102、104和端軌部106限定的區域中。擱板(shelf) 110在窗部108與上述軌部102,104,106之間圍繞窗部108延伸。成像托盤26包括至少一個閂件112，閂件112操作以選擇性地將成像托盤26固定在殼體28內。例如，在圖4所示的實施例中，一對閂件112自擱板110向外懸伸。各閂件112包括縫隙(開孔)114，用于收納安裝于殼體28內的凸耳142 (參見圖20)。當成像托盤26完全收納于殼體28內時，閂件縫隙114對準并收納凸耳142。如下文所述，殼體28包括相鄰于各凸耳的進出端口 144。貫穿各進出端口 144延伸的致動器(例如，裝在分析裝置22 內的致動器)可以選擇性地使閂件112與凸耳142分離，以允許成像托盤26相對于殼體28移動。樣本分析室118安裝于成像托盤26，與室窗部108對準。室118包括第一嵌板120和第二嵌板122，至少一個嵌板足夠透明，以允許對布置在嵌板120與嵌板122之間的生物流體樣本成像以進行分析。第一嵌板120和第二嵌板122典型地大致互相平行、大致互相對準、并且以在兩個嵌板120、122的對置面之間延伸一定距離的方式彼此分隔開。嵌板120、122之間的對準限定一個區域，其中光可以垂直于一個嵌板傳輸，并且光穿過該嵌板、樣本、以及如果另一嵌板也透明的情況下也穿過該另一嵌板。對置嵌板表面之間的間隔距離(也稱為室的“高度”)是這樣的，使得布置在兩個表面之間的生物流體樣本將與兩個表面都接觸。嵌板120、122之一或二者安裝于(例如，通過焊接、機械固定、粘合劑等)繞成像托盤窗部108布置的擱板110。現在，參照圖21A至圖21C，美國專利公開No. 2007/0243117中描述了可選的室118的示例，該專利文獻的全部內容在此以引用方式并入本文。在這種室實施例中，第一嵌板120和第二嵌板122由至少三個分隔件124 (典型為球面珠)彼此隔開。嵌板120、122中的至少一個或分隔件124具有足夠的撓性，以允許室高度126接近分隔件124的平均高度。盡管分隔件124中有較小的公差變化，但相對撓性使得室118具有大致均勻的高度126。例如，在分隔件124是相對撓性的這些實施例中(參見圖21B)，較大的分隔件124a壓縮以讓大多數分隔件124接觸嵌板120、122的內表面，從而，使室高度126大致等于平均分隔件直徑。相比較，如果第一嵌板120由比分隔件124和第二嵌板122更為撓性的材料形成(參見圖21C)，第一嵌板120將覆蓋在分隔件上，并且達到這樣的程度特定分隔件124大于周圍的分隔件124，則第一嵌板120以帳篷狀方式繞較大分隔件124撓曲。以這種方式，盡管較小的局部區域偏離平均室高度126，但室的所有分區域(包括帳篷區域)的平均高度非常接近于平均分隔件直徑。作用于樣本的毛細作用力提供了壓縮分隔件124和/或撓曲嵌板120、122所需的作用力。可選的嵌板材料示例包括透明塑料膜，諸如丙烯酸、聚苯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、環烯烴共聚物(COC)等。嵌板之一(例如，定位為底板的嵌板122)可以由具有大約50微米(50 μ )厚度的材料條形成,而另一嵌板(例如,定位為頂板的嵌板120)可以由相同材料形成，但具有大約23微米(23μ )的厚度。可選的分隔件124的示例包括市場上可購買的聚苯乙烯球面珠，例如，來自美國加利福利亞州Fremont市Thermo Scientific的目錄序號4204A的4微米(4μ m)直徑聚苯乙烯球面珠。本卡盒并不局限于嵌板和/或分隔件的這些示例。室118典型尺寸形成為能夠保持大約O. 2至I. Ομ I的樣本，但室118并不局限于特定容量，其容量可以變化以適合分析應用。室118可操作以靜止地保持流體樣本。使用術語“靜止”以描述樣本沉積在室118內用于分析，并且在分析期間不會自主移動。關于血液樣本中存在的運動，占主導地位的是形成血液樣本的組成物的布朗運動，這種運動不會使本發明的使用失效。本卡盒并不局限于這種特定的室118實施例。殼體:現在，參照圖3至圖6、圖14、以及圖20，殼體28的實施例包括基座128、蓋件130、用于收納流體模塊24的開口 132、托盤縫隙134、缽蓋136、閥致動零件138、以及氣源致動零件140。基座128和蓋件130彼此安裝(例如，通過粘合劑、機械固定等)并且共同形成殼體28，包括布置在殼體28內的內腔。可選擇地，基座128和蓋件130可以是一體結構。用于收納流體模塊24的開口 132至少局部布置在蓋件130中。開口 132構造為，使得當流體模塊24收納于開口 132內時流體模塊24的頂面94實質上露出。安裝于(或者形成在)基座128和蓋件130之一或二者的引導面，引導流體模塊24相對于殼體28的直線狀移動，并且允許相對滑動平移。引導面包括零件98，零件98與一個或更多個流體模塊閂部40接合。如下文所述，零件98 (參見圖13至圖14)與閂部40協作，以限制流體模塊24的橫向移動。缽蓋136自蓋件130伸出，并且垂懸于開口 132的一部分之上(參見圖2和圖6)。在安裝于流體模塊24的閥致動器78隨著流體模塊24滑進殼體28而將到達零件138的位置處，閥致動零件138向外伸進入殼體內腔。按類似方式，在安裝于流體模塊24的壓力源致動器80隨著流體模塊24滑動進入殼體28而將到達零件140的位置處，氣源致動零件140向外伸進入殼體內腔。成像托盤26通過托盤縫隙134插進或拔出殼體28。安裝于基座128和蓋件130之一或二者上(或者形成在其中)的引導面引導成像托盤26相對于殼體28的線狀移動，并且允許相對滑動平移。殼體28包括一個或更多個凸耳142，各凸耳142對準布置在成像托盤26閂件112內的縫隙114以與其接合。殼體28進一步包括與各凸耳142相鄰的進出端口 144。貫穿各進出端口 144的致動器(其裝在分析裝置22中)可以選擇性地使閂件122與凸耳142分離，以允許成像托盤26相對于殼體28移動。分析裝置:如上所述，本生物流體樣本卡盒20適合于和自動分析裝置22 —起使用，該自動分析裝置22具有成像硬件以及用于控制樣本圖像處理及分析的處理器。盡管本卡盒20并不局限于和任何特定的分析裝置22 —起使用，但類似于美國專利No. 6，866，823中所描述的分析裝置22是可選的裝置的示例。為了便于描述以及理解本卡盒20，下面描述可選的分析裝置22示例的一般特性。分析裝置22包括物鏡、卡盒保持及操作裝置、樣本照明器、析像器、以及可編程分析器。物鏡和卡盒保持裝置之一或二者可互相移近或彼此遠離，以改變相關的焦點位置。樣本照明器使用以預定波長的光照射樣本。利用析像器捕獲透過樣本的光或來自樣本的熒光，并且將表示所捕獲光的信號發送至可編程分析器，在該處將其處理成圖像。按照允許以每單位為基礎確定圖像內所捕獲的透光率(或熒光強度)的方式，生成圖像。可選的析像器的示例是電荷耦合器件(CXD)式圖像傳感器，其將透過(或來自)樣本的光的圖像轉換成電子數據格式。互補金屬氧化物半導體(CMOS)式圖像傳感器是可以使用的圖像傳感器的另一示例。可編程分析器包括中央處理器(CPU)，并且與卡盒保持及操作裝置、樣本照明器、以及析像器連接。使CPU適合于(例如，通過編程)以接收信號，并且選擇性地執行必要功能，以執行本方法。操作:本卡盒20初始設置有流體模塊24，該流體模塊24設定(或可定位)處于打開位置， 如圖5和圖13所示。在此位置，使采集端口 30露出并且定位以接收生物流體樣本。流體模塊閂部40與安裝于殼體28的零件98相接合，將流體模塊24維持處于打開位置(例如，參見圖13)。當流體模塊24布置處于打開位置時，閥36布置處于打開位置，其中樣本進口60與初級通道34之間的液道打開。臨床醫師或其他直接用戶將生物流體樣本(例如，血液)注入入口邊緣64或缽部54，該生物流體樣本來自諸如注射器、患者指尖或足跟刺血的源，或來自從動脈或靜脈源所抽取的樣本。樣本初始布置在通道62、66和/或缽部54之一或二者中，并且(例如，由毛細作用)吸進樣本進口 60。在沉積進缽部54的樣本量足以與溢流通路入口 88接合的情況下，作用于樣本的毛細作用力將吸取樣本進入溢流通道90。樣本將繼續被吸取進入分流溢流通路32，直至缽部54內的液面降到低于溢流通路入口 88。吸進溢流通路32的樣本之后將駐留在溢流通道90中。溢流排出端口 92允許隨著樣本被吸進通道90使空氣逸出。缽部54內的樣本被重力吸引進入布置在缽部底面58內的缽-進口通道62。一旦樣本進入缽-進口通道62和/或入口邊緣-進口通道66，重力和毛細作用力之一或二者使樣本移動進入樣本進口 60，繼而進入初級通道34。由毛細作用力吸進初級通道34的樣本將繼續在初級通道34內行進，直至樣本“團塊”的前端抵達往次級通道38的入口。在初級通道34和/或標記端口 39對直接用戶可視見的那些實施例中(包括借助于放大鏡41的那些實施例)，直接用戶能容易地確定足量樣本已吸入卡盒20。如上文所指出，在本卡盒20的某些實施例中，在初級通道34周圍或內部可以配置一種或更多種試劑67 (例如，全血分析中的EDTA (乙二胺四乙酸)或肝素)。在這些實施例中，隨著樣本在初級通道34內行進，使試劑67在與樣本混合的同時駐留在初級通道34內。直接用戶繼而滑動流體模塊24進入殼體28。隨著流體模塊24滑動進入殼體28，發生一連串事件。首先，隨著流體模塊24向內滑動，閥致動器78與閥致動零件138接合。結果，使閥36從打開位置動作至閉合位置，從而，阻止樣本進口 60與初級通道34之間的液流。隨著流體模塊24進一步滑動進入殼體28，壓力源致動器80與氣源致動零件140接合，氣源致動零件140促使氣壓源42增大氣道82內的氣壓。現在，更高的氣壓作用于布置在初級通道34內的流體樣本，強制至少一部分流體樣本(以及一些應用中的試劑)進入次級通道38。閉合的閥36阻止樣本回流進入樣本進口 60。隨著流體模塊24完全滑進殼體28，布置在各閂部40端部的凸耳100與安裝于殼體28的零件98接合，從而，將流體模塊24鎖定在殼體28內。在被鎖定的完全插入位置中，缽蓋136遮蓋樣本進口 60。之后，流體模塊24處于防干擾狀態，在此狀態下可以貯藏，直至進行分析。防干擾狀態便于樣本卡盒20的處理及運輸。在沒有氣壓源42的那些實施例中，在此狀態下樣本可以駐留在初級通道34內。在直接用戶將卡盒20插進分析裝置22之后，分析裝置22定位并且放置卡盒20。在樣本收集和樣本分析之間，通常有一段時間。在全血樣本的情況下，血液樣本內的組成物(例如，紅細胞、白細胞、血小板、以及血漿)可能沉降并且成為非均勻分布。在這種情況下，有益的是，在分析之前混合樣本使得組成物在樣本內大致均勻分布。為了實現這一點，使布置在流體模塊24中的外部通氣口 44可操作，以收納設置在分析裝置22內的外部氣源探針。外部氣源提供的氣流增大了氣道82、84以及初級通道34內的氣壓，并因此提供了原動力作用于流體樣本。還可操作外部氣源以抽吸真空，降低氣道82、84以及初級通道34內的氣壓，從而提供原動力以于相反方向吸引樣本。通過使樣本在初級通道34和次級通道38之一或二者中來回循環，可以使流體樣本混合成為均勻分布。在那些實施例中，其包括一個或更多個擾流器146，其構造在或布置于初級通道34和次級通道38之一或二者中。擾流器促進樣本內組成物(和/或試劑)的混合。取決于應用，通過使樣本經過擾流器146 —次，即 可實現適當的樣本混合。在其它應用中，可使樣本如上所述進行循環。在一些實施例中，通過以預定頻率振蕩整個卡盒一段時間，也可以實現適當的樣本混合。例如，可以利用布置在分析裝置22內的卡盒保持及操作裝置、或者利用外部換能器等，實現卡盒的振蕩。在充分混合之后，操作外部氣源以提供正壓，朝次級通道38的末端，將流體樣本推到與計量端口 72對準并超出的位置。透氣但不透液體的膜74(其相鄰于排出端口 68布置)允許室38內的空氣逸出，但阻止流體樣本溢出。隨著流體樣本在次級通道38內行進并且到達樣本計量端口 72，毛細作用力吸取預定量流體樣本進入樣本計量端口 72。作用于樣本的壓力(例如，強制樣本到達通道末端的通道內的加壓空氣)促使布置在計量端口 72內的樣本從計量端口 72排出。當成像托盤26和流體模塊24 二者都相對殼體28處于閉合位置時(例如，參見圖2)，樣本計量端口 72與分析室118的底嵌板122的一部分對準，與室118的頂嵌板120的邊緣相鄰。樣本從計量端口 72排出并且沉積于室底嵌板122的頂面。隨著樣本沉積，樣本與室118的邊緣接觸，并繼而由毛細作用吸引進入室118。毛細作用力使室118內可選的量的樣本散布開，以進行分析。成像托盤閂件112繼而被裝在分析裝置22中的致動器接合，以“解鎖”成像托盤26，以及，將成像托盤26拉出殼體28，以露出當前載有樣本的分析室118用于成像。一旦完成圖像分析，使成像托盤26返回卡盒殼體28，于此再一次將其鎖定就位。之后，卡盒20可以由操作人員從分析裝置22中取下。在閉合位置(例如，參見圖2)，卡盒20以在應用環境下防止泄漏的方式容納樣本，并且對于直接用戶來說可以安全地進行處理。在可選實施方式中，成像托盤可以使用不同機構“鎖定”以及“解鎖”。在這種實施例中，一個或多個閂件112也自擱板110向外懸伸，并且包括縫隙114，用于容納安裝于殼體28內部的凸耳142 (或其他機械制動裝置)。在這種實施例中，閂件進一步包括磁性吸引元件。磁性源(例如，磁體)設置在分析裝置22內。為了分離閂件122，操作磁性源以吸引安裝于閂件112的元件。磁性源和元件之間的吸引導致懸伸的閂偏出與凸耳142的接合，從而，允許成像托盤26相對于殼體28移動。雖然參照示范實施例對本發明進行了描述，但本領域技術人員應當理解，在不脫離本發明范圍的情況下，可以對其進行多種修改以及對其組成部分進行等效置換。另外，在不偏離本發明實質范圍的情況下，可以對本發明的教導進行多種修改以適應特定情形或材料。所以，本文中的特定實施例作為實現本發明的優選實施方式，并不用于將本發明局限于此。作為這種修改的示例，本卡盒20描述為具有布置在流體模塊24內的外部通氣口 44，用于收納外部氣源。在可選實施方式中，可以在流體模塊24中包括氣壓源；例如，布置在流體 模塊24內的氣囊在暴露于熱源時可以產生正氣壓和負氣壓。作為修改的另一實施例，本發明卡盒在上文中描述為具有特定實施例的分析室118。雖然所描述的卡盒實施例是特別實用的一種，但也可以替代使用其他的室構造。作為修改的又一示例，本卡盒上文描述為具有特定的閂鎖機構40、112。但本發明并不局限于這些特定的閂鎖實施例。
權利要求
1.一種生物流體樣本分析卡盒，包括 殼體； 流體模塊，其具有樣本采集端口和初級通道，所述流體模塊與所述殼體連接，以及，所述初級通道的尺寸形成為借助于毛細作用力吸取流體樣本，以及，所述初級通道與所述采集端口處于流體連通，并且相對于所述采集端口固定就位，使得布置在所述采集端口內的流體樣本的至少一部分會引入所述初級通道中；以及 分析室，其與所述殼體連接，所述分析室能定位為與所述初級通道處于流體連通。
2.根據權利要求I所述的卡盒，其中，所述流體模塊相對于所述殼體能選擇性地定位于打開位置以及閉合位置。
3.根據權利要求2所述的卡盒，其中，所述流體模塊布置在所述殼體中設置的開口腔 內，以及，所述流體模塊構造成在所述打開位置與所述閉合位置之間能相對于所述殼體滑動方式平移。
4.根據權利要求3所述的卡盒，其中，所述采集端口自所述流體模塊的頂面伸出，以及，在所述流體模塊的所述打開位置和所述閉合位置二者中，所述頂面都暴露于所述腔內。
5.根據權利要求4所述的卡盒，其中，從所述頂面能看見所述初級通道和次級通道之一或二者的至少一部分。
6.根據權利要求2所述的卡盒，其中，所述流體模塊能鎖定于所述閉合位置。
7.根據權利要求6所述的卡盒，其中，所述采集端口包括缽部，以及，所述殼體包括尺寸形成為遮蓋所述缽部的缽蓋。
8.根據權利要求I所述的卡盒，其中，所述流體模塊進一步包括布置在所述初級通道與所述分析室之間的次級通道，使得離開所述初級通道的流體樣本在進入所述分析室之前必須通過所述次級通道，以及，其中，所述初級通道和所述次級通道之間的相交處阻止毛細作用力從所述初級通道吸出樣本并使其進入所述次級通道。
9.根據權利要求8所述的卡盒，進一步包括選擇方式致動閥，其具有打開位置和閉合位置，所述閥緊鄰所述采集端口布置，以及，當所述閥處于所述閉合位置時，所述閥能進行操作以關閉所述采集端口與所述初級通道之間的流體連通。
10.根據權利要求9所述的卡盒，其中，所述閥能以機械方式致動。
11.根據權利要求9所述的卡盒，其中，所述閥能以磁性方式致動。
12.根據權利要求9所述的卡盒，進一步包括氣壓源，其具有能選擇方式變化的容積，所述氣壓源與所述初級通道在一相交位置處流體連通，所述閥布置在該相交位置和采集端口之間。
13.根據權利要求9所述的卡盒，進一步包括外部通氣口，所述外部通氣口與所述初級通道在一相交位置處于流體連通，所述閥布置在該相交位置和采集端口之間，所述外部通氣口構造成接合可操作氣源，以產生壓力高于和/或低于周圍壓力的空氣。
14.根據權利要求8所述的卡盒，進一步包括一個或更多個擾流器，其布置在所述初級通道和所述次級通道之一或二者內。
15.根據權利要求8所述的卡盒，進一步包括所述初級通道和所述次級通道之一或二者中的通道幾何形狀變化，所述變化能進行操作以在所述初級通道和/或所述次級通道內建立樣本流體紊流。
16.根據權利要求I所述的卡盒，其中，所述初級通道具有容積，以及，所述卡盒進一步包括溢流通路，所述溢流通路布置成，在注入所述采集端口的流體樣本量超過所述初級通道容積時收納流體樣本。
17.根據權利要求16所述的卡盒，其中，所述溢流通路的尺寸形成為借助于毛細作用力吸引流體樣本進入所述溢流通路。
18.根據權利要求I所述的卡盒，進一步包括與 所述初級通道處于流體連通的一個或更多個標記端口，所述標記端口構造成收納流體樣本并且能可視方式指示所述流體樣本的存在。
19.根據權利要求I所述的卡盒，進一步包括至少一個放大鏡部，所述放大鏡部包括透鏡，所述透鏡放大所述初級通道的可視區或標記端口的可視區。
20.根據權利要求I所述的卡盒，其中，所述分析室安裝于成像托盤，所述托盤相對所述殼體能選擇方式置于打開位置和閉合位置，在該打開位置所述分析室為分析可見的，在該閉合位置所述分析室不是分析可見的，其中，在所述閉合位置，所述分析室與所述初級通道處于流體連通。
21.根據權利要求20所述的卡盒，其中，所述成像托盤能選擇方式鎖定于所述閉合位置，在此閉合位置所述成像托盤布置在所述殼體內。
22.根據權利要求21所述的卡盒，進一步包括能磁性方式致動的閂部，其能選擇方式進行操作以鎖定或解鎖處于所述閉合位置的所述成像托盤。
23.一種生物流體樣本分析卡盒，包括 殼體； 流體模塊，其具有樣本采集端口和初級通道，所述流體模塊與所述殼體連接，以及，所述初級通道與所述采集端口處于流體連通；以及 成像托盤，其具有分析室，所述托盤相對于所述殼體能選擇方式置于打開位置以及閉合位置，以及，在所述閉合位置中，所述分析室與所述初級通道處于流體連通。
24.根據權利要求23所述的卡盒，其中，當所述成像托盤相對于所述殼體處于所述打開位置時，所述分析室為分析可見的，以及，處于所述閉合位置時，所述分析室不是分析可見的。
25.根據權利要求23所述的卡盒，其中，所述成像托盤能選擇方式鎖定于所述閉合位置，在此閉合位置所述成像托盤布置在所述殼體內。
26.根據權利要求23所述的卡盒，進一步包括能磁性方式致動的閂部，其能選擇方式進行操作以鎖定或解鎖處于所述閉合位置的所述成像托盤。
27.一種生物流體樣本分析卡盒，包括 樣本采集端口，其安裝于嵌板； 通道，其布置在所述嵌板中，所述通道與所述采集端口處于流體連通； 一個或更多個擾流器，其構造在或布置在所述通道內；以及 分析室，其與所述通道處于流體連通。
28.根據權利要求27所述的卡盒，其中，所述擾流器包括布置在所述通道內的結構以及通道幾何形狀變化之一或二者，各所述擾流器能進行操作以使所述通道內流動的樣本混口 ο
全文摘要
本發明公開了一種生物流體樣本分析卡盒。該卡盒包括殼體、流體模塊、以及分析室。流體模塊包括樣本采集端口和初級通道，并且與殼體連接。初級通道尺寸形成為借助于毛細作用力吸引流體樣本，并且與所述采集端口處于流體連通。初級通道相對于采集端口固定就位，使得布置在采集端口內的流體樣本的至少一部分將被吸進初級通道。分析室與殼體連接，并且與初級通道處于流體連通。
文檔編號B01F13/00GK102762289SQ201080063961
公開日2012年10月31日 申請日期2010年12月17日 優先權日2009年12月18日
發明者烏·潘, 埃利斯·G·艾德森, 約翰·A·維蘭特, 約翰·N·布盧姆, 考沙爾·K·維爾馬 申請人:艾博特健康公司