專利名稱：樣本分析系統(tǒng)及其使用方法
樣本分析系統(tǒng)及其使用方法相關(guān)申請的交叉引用 不適用。關(guān)于聯(lián)邦資助研究或開發(fā)的聲明 不適用。背景
I.本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的領(lǐng)域
本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思涉及用于收集和分析患者樣本的系統(tǒng)。特別地，本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思提供了改進的樣本分析系統(tǒng)和方法，其大大降低了收集和分析患者樣本中牽涉到的勞動量和錯誤可能性。本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思還涉及包括微流體裝置的樣本分析系統(tǒng)，特別是用于分析生物樣本的那些。 2.本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的背景
通過分析取自患者傳染物(infections)、體液或膿腫的液體樣本能夠進行與患者診斷和治療相關(guān)的各種類型的分析測試。這些測定通常是使用自動臨床分析儀進行的，在該分析儀上加載包含患者樣本的試管或管形瓶。該分析儀從管形瓶中提取液體樣本并將該樣本與各種試劑在專門的反應(yīng)容器或試管中混合。通常，在分析之前對該樣本-試劑溶液進行培育或其它方式處理。分析測量通常使用詢問輻射光束進行，它與該樣本-試劑組合相互作用產(chǎn)生濁度、熒光、吸收讀數(shù)等。該讀數(shù)使得能夠測量終點或比率值，使用公知的校準技術(shù)可以由它確定與患者的健康情形相關(guān)的分析物量。已知將患者樣本裝在大量不同類型的試管中提供給該分析儀13mm和16mm直徑的試管因為是“小樣本”試管而較為常用，有時也稱作樣本杯，也使用具有不同高度的試管。放置在分析儀上后，從該試管中抽取預(yù)設(shè)的已知部分的原始樣本并對其進行分析測試。在美國專利第5，687，849,5, 378，433和4，944，942號中可以發(fā)現(xiàn)具有用于容納不同類型試管的特征的樣本架；在美國專利第5，985，219號中可以發(fā)現(xiàn)用于容納不同類型試管的適配器；以及在美國專利第7，569，190號中描述了微樣本杯架適配器，在此通過引用方式將各文獻的全部內(nèi)容明確地整體并入本文。關(guān)于分析儀器市場，各公司通常提供一組用于不同細分市場的不同儀器。例如，目前的尿液分析儀器市場能夠分成三類一類集中于小型醫(yī)生診所；一類集中于較大型的診所/小型醫(yī)院；且一類集中于大型醫(yī)院和臨床實驗室。用于小型醫(yī)生診所、較大型診所/小型醫(yī)院和大型醫(yī)院及臨床實驗室的示例性的儀器以商品名Clinitek Status ；ClinitekAdvantus和Clinitek Atlas銷售。特別地,為了滿足整個市場的需求,一家公司需要提供兩種到四種不同的儀器，各自都具有自己的生產(chǎn)線、開發(fā)階段等。這增加了與該組分析儀器的開發(fā)和制造相關(guān)的成本。使用常規(guī)分析儀器還具有較高的勞動強度。特別地，包括自動機械的常規(guī)尿液分析儀器仍然需要大量的手工勞動來操作。在小型和中型規(guī)模的儀器上，使用者需要手工勞動來收集尿液、將尿液轉(zhuǎn)移到試管中、手動測試尿液和將結(jié)果制表。在大型自動儀器市場上，醫(yī)院仍需要手動收集尿液樣本、將樣本轉(zhuǎn)移到試管中、標記各試管、儲存樣本用于定期測試和將樣本結(jié)果制表。微流體裝置是本領(lǐng)域已知的，且適用于樣本的快速分析，由此避免了將生物樣本送到中心實驗室所固有的延遲。這類設(shè)備適于接收非常小的血液、尿液和其它生物樣本的樣本。使該樣本與能夠指示在該樣本中發(fā)現(xiàn)的分析物的存在和數(shù)量的試劑接觸。已經(jīng)提出了很多用于在患者附近進行分析的裝置。與使用用于在患者附近的環(huán)境中進行測試的干試劑條相比，微流體裝置具有很多優(yōu)點。通常，這類裝置僅使用較小的樣本體積，通常O. 1-200 μ L0隨著微流體裝置的開發(fā)，該樣本變得更小，這是其應(yīng)用的有利特征。然而，更小的樣本帶來了難題。在微流體裝置中，使小樣本體積，通常約O. 1-20 μ L，與一個或多個池(well)接觸，樣本在其中調(diào)制用于隨后的分析或立即反應(yīng)以指示分析物的存在(或不存在)。由于樣本移入池或腔內(nèi)用于立即的或隨后的反應(yīng)，因而液體均勻分布使得池內(nèi)的所有空氣均被驅(qū)除是非常重要的，因為空氣會對液體的移動和分析結(jié)果產(chǎn)生不利的影響。而且，還有很多與初始向微流體裝置的樣本引入相關(guān)的其它問題。
例如，樣本與微流體裝置壁的相互作用對其性能是至關(guān)重要的。樣本必須以所需量移動通過毛細管和腔，且必須與其內(nèi)的干試劑均勻接觸，同時清除初始填充在裝置內(nèi)空間的空氣。本發(fā)明涉及例如解決與這一過程有關(guān)的問題。最初，這類裝置的入口端口包含空氣，必須將其驅(qū)除。必須在迫使空氣排出，但使樣本留在入口端口中而不是在裝置表面上的條件下放置少量液體，因為表面上的樣本可能會造成不同樣本之間的攜帶和污染。該端口中的空氣可能造成裝料不足，且因此造成分析結(jié)果的估計不足。入口端口或入口接收腔中的氣泡可能干擾進一步的液體處理，特別是在使用橫向毛細流動來提供進一步的流動推進力的時候。已經(jīng)使用的一種解決方案是將入口端口密封到包含樣本液體的移液管上從而該移液管內(nèi)的柱塞能夠?qū)υ撊肟诙丝谑┘訅毫?。通過從入口端口延伸到第一池的毛細管的流動必須防止在該毛細管中或在進入第一池的入口處形成氣泡。隨著該毛細管進入第一池，所述液體應(yīng)當隨著通道變寬均勻地分布到該池中。而且，必須控制所述液體的移動使得空氣在該液體前方移動并通過排氣通道驅(qū)除。目的是隨著液體樣本對空氣的替代驅(qū)使池內(nèi)的所有空氣經(jīng)由排氣口排出。如果在池內(nèi)的所有空氣逸出之前排氣通道被液體堵塞，那么將在池內(nèi)形成氣泡并降低測試的精確度。雖然可以將樣本立即引入包含試劑的池內(nèi)，但是作為替代，可以首先將其送往用于限定該樣本量的計量池，隨后將其送往用于樣本調(diào)制以隨后與試劑接觸的其它池。重要的是計量池完全充滿液體樣本而非空氣。如果由于氣泡的存在而使該池裝料不足，那么測量就會受到影響，因為可用于分析的液體更少了。如果該池過度填充，那么過量的液體可能進入下游的微流體通路并干擾對正確的樣本體積的處理。因此，可以提供溢流池以容納超過待測定樣本的液體。因為樣本的精確計量需要將池內(nèi)原有的所有空氣驅(qū)除，因此將樣本液引入限定待測定體積的池內(nèi)所用的方法應(yīng)當防止截留空氣。特別地，重要的是正確量的樣本流體能夠在微流體裝置內(nèi)精確地移動。之前的系統(tǒng)常常遇到不能在裝置內(nèi)弓I起和形成精確的流體流動的問題。由于用于醫(yī)療點(POC)測試的診斷系統(tǒng)不斷變得更小型化、更低成本且能夠進行多于一種類型的測試，因此這些問題變得更加重要。在一個實例中，臺式尿液分析儀器必須讀取色譜盒(cassette)中的血液免疫測量以及尿液分析條。不斷增加的醫(yī)療成本促使診斷供應(yīng)商尋找降低遞送高質(zhì)量臨床信息的成本的工藝改進。降低成本的一種方式是省去該工藝中所用的幾個步驟和組件。血液收集管和尿杯處理在遞送診斷結(jié)果的總成本中占據(jù)了大量的勞力和材料。例如，可能需要使用者獲取該試管或杯中的樣本，并將其輸送到臨床醫(yī)生用試劑測試該樣本的測試點。能實現(xiàn)微型化的技術(shù)使得設(shè)計者能夠增加給定空間內(nèi)的測試類型以及降低每個結(jié)果的操作成本。例如，之前已經(jīng)開發(fā)了以下四種微型化技術(shù)。第一種將μ m流體(微流體)圖案(pattern)模塑到塑料中使得能夠使試劑量微型化并產(chǎn)生更小的和低成本的一次性診斷用具。這些微流體圖案允許液體和干試劑結(jié)合以方便地在POC測試環(huán)境中產(chǎn)生具有實驗室質(zhì)量的結(jié)果。微流體裝置還減少了昂貴的生化試劑的用量。這是非常重要的，因為生化試劑的使用在親和俘獲中是必不可少的；親和俘獲是使液體通過結(jié)合區(qū)域以增強生化試劑與所關(guān)注分析物的結(jié)合 的流體工藝。通過使用標記物如酶標記物來測量分析物的結(jié)合量，以進一步放大和產(chǎn)生可檢測的信號。第二種使用μπι尺寸的LED、μ m尺寸的光電二極管和導(dǎo)光管的微型化光學(xué)設(shè)計(微光學(xué)元件或M0RH)能夠讀取微流體一次性用具中mm尺寸的試劑區(qū)域。這些微光學(xué)設(shè)計可使儀器更小，成本更低。第三種已經(jīng)使用μ m尺寸的噴嘴實現(xiàn)了微型化體積的液體試劑(pL到y(tǒng)L)的遞送。這些噴嘴根據(jù)需要通過壓電陶瓷電子設(shè)備開啟，例如允許進行微秒時間的液體添加。由于這些噴嘴遠距離釋放液滴，因此液體試劑可以分開且不與微流體一次性用具直接接觸。這改善了儲存穩(wěn)定性并使得保存在儲存裝置中的液體能夠在較長時間內(nèi)多次使用。第四種微體積的樣本對靈敏度和檢測提出了要求。對于免疫測試和核酸分析需要10_12至10_13 M的最小靈敏度。微型化到小面積(例如I-IOmm2)的高靈敏機電分析儀必須能夠測量小的體積(例如1-20 μ L)。納米電極圖案是有效的，但是需要有成本效益的制造和放大。例如，可借助互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)技術(shù)來實現(xiàn)制造和檢測的放大。然而，在將所有這些要素最有效且最高效地結(jié)合到單個系統(tǒng)內(nèi)時存在問題。已經(jīng)開發(fā)了本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思來克服上述問題并提供精確的且有復(fù)驗性的結(jié)果。發(fā)明概述
本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思涉及適于處理小樣本例如O. 1-20 μ L的樣本，從而可以精確地且可復(fù)驗地測定該樣本中所關(guān)注的分析物的微流體分析裝置。該裝置具有一個或多個微流體分析單元，每一單元均包括具有輸入端口的微流體通路，該輸入端口為小流體樣本提供了通路，并且為將該樣本傳送到樣本腔同時從系統(tǒng)中清除空氣而不在其內(nèi)截留氣泡提供了通路。通過各種結(jié)構(gòu)，例如但不限于腔室、微通道和排氣口，可以方便流體樣本的均勻分布和空氣的排出。本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的微流體裝置可以包括一個或多個溢流腔、反應(yīng)腔、具有毛細管止動(Stop)的微管道和排氣口。該毛細管止動將流體流動引向優(yōu)選的方向。在一個方面中，本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思包括將液體樣本供給微流體分析裝置的方法，其中將液體引入樣本入口端口，在毛細力作用下該液體從該處流動通過毛細管通道(微管道)進入反應(yīng)腔，例如經(jīng)由樣本腔，在該處液體樣本暴露于反應(yīng)底物同時將空氣從該腔室和微管道中通過至少一個排氣口完全清除。在優(yōu)選實施方案中，包括位于該腔室和排氣口之間的窄通道的毛細管止動使流體單向流向反應(yīng)腔。在存在溢流腔的情形下，過量的流體可以流入該溢流腔。在一個方面中，本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思包括用于樣本收集裝置的成套設(shè)備，其包括樣本容器和微流體裝置。該樣本容器具有側(cè)壁、內(nèi)部空間、樣本出口和空氣管道。該微流體裝置可附連到該樣本容器，且具有至少一個微流體通路，其中當該微流體裝置附連到該樣本容器時，該微流體通路與該樣本容器的樣本出口和空氣管道流體連通，且該微流體通路具有用于接收來自該樣本容器的流體樣本的反應(yīng)腔。在一個方面中，本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思包括用于分析生物樣本的成套設(shè)備，其包括樣本收集裝置和便攜式讀取裝置。該樣本收集裝置包括容器和試劑裝置。該容器限定了適于收集和保持直接來自患者的樣本的收集空間。該容器具有底部。試劑裝置位于該容器底部附近，且與收集空間連通以接收一部分樣本。便攜式讀取裝置包括(I)儲存標識患者和樣本至少之一的代碼的計算機可讀介質(zhì)；(2)分析儀和(3)信號收發(fā)器。該便攜式讀取裝置配置為與樣本收集裝置的容器相匹配，以將所述分析儀定位在該容器底部之下，其中當該便攜式讀取裝置與該容器匹配并啟動讀數(shù)周期時，該分析儀分析所述試劑裝置以產(chǎn)生指示對該試劑裝置的分析的數(shù)據(jù)，且信號收發(fā)器輸出所述代碼和指示該試劑裝置的數(shù)據(jù)。 在另一個方面中，本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思包括用于自動分析借助樣本收集裝置自患者收集的樣本的便攜式讀取裝置，該樣本收集裝置具有限定了至少75mL的收集空間的容器和位于該容器底部附近的試劑裝置。該便攜式讀取裝置包括計算機可讀介質(zhì)、分析儀和信號收發(fā)器。計算機可讀介質(zhì)用標識患者和樣本至少之一的代碼初始化。分析儀適于從所述容器底部下方的位置對試劑裝置進行分析。信號收發(fā)器適于輸出所述代碼和指示對該試劑裝置的分析的數(shù)據(jù)。在另一個方面中，本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思包括用于進行尿液分析的成套設(shè)備，其包括樣本收集裝置、便攜式讀取裝置和主系統(tǒng)。樣本收集裝置包括容器和試劑裝置。該容器限定了適于收集和保持直接來自患者的尿液的收集空間。試劑裝置與該收集空間連通以接收一部分尿液。便攜式讀取裝置包括適于從所述容器下方的位置對試劑裝置進行光學(xué)讀數(shù)的分析儀。該便攜式讀取裝置包括信號收發(fā)器，其適于輸出(I)指示患者和樣本至少之一的獨特代碼和(2)指示對試劑裝置的分析的原始數(shù)據(jù)。主系統(tǒng)適于執(zhí)行醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫并將該獨特代碼和可讀結(jié)果存儲到該醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫中，該可讀結(jié)果指示對試劑裝置的分析。在另一個方面中，本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思包括樣本收集裝置，其包括容器和試劑裝置。該容器具有底部，并限定了適于收集和保持直接來自患者的樣本的收集空間。該容器還限定了與所述底部相鄰的反應(yīng)腔，收集空間和反應(yīng)腔具有至少100:1的體積t匕。該容器配置為在收集空間和反應(yīng)腔之間建立流體連通。試劑裝置位于反應(yīng)腔中并且橫穿該容器底部的一部分延伸，從而可從該容器下方的位置對其進行光學(xué)讀取。附圖簡述
為幫助相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員制造和使用其主題，參考了附圖，這些附圖并不意圖按比例繪制，且為了一致，類似的附圖標記意圖表示同一元件。為清楚起見，并非每個元件都標記在每個附圖中。圖I是依照本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的一種實施方案構(gòu)造的樣本分析系統(tǒng)的示意圖。圖2是圖I的樣本分析系統(tǒng)的另一示意圖，顯示了示例性的便攜式讀取裝置的框圖。圖3是存儲在計算機可讀介質(zhì)上的邏輯命令的流程圖，該邏輯命令由一個或多個處理器執(zhí)行時可使該一個或多個處理器執(zhí)行所述工藝的步驟。圖4是依照本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思構(gòu)造的示例性便攜式讀取裝置的立體圖。圖5是圖4的便攜式讀取裝置的俯視圖。
圖6是圖5的便攜式讀取裝置的仰視圖。圖7是依照本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思構(gòu)造的樣本收集裝置的立體圖，該樣本收集裝置是由透明材料構(gòu)造的。圖8是圖7的樣本收集裝置的仰視圖，描繪了該樣本收集裝置的透明底部。圖9是圖7和8的樣本收集裝置的斷面剖視圖，顯示了封裝在該樣本收集裝置底部的試劑裝置。

圖10是依照本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思構(gòu)造的試劑裝置的示意性實施方案的側(cè)視圖。圖11是與圖7-9的樣本收集裝置匹配的圖4-6的便攜式讀取裝置的立體圖。圖Ila是圖11所示的與樣本收集裝置匹配的便攜式讀取裝置的局部剖視圖，顯示了位于便攜式讀取裝置底部中的分析儀。圖Ilb是與樣本收集裝置匹配的便攜式讀取裝置的另一變型的局部剖視圖，顯示了位于該便攜式裝置的側(cè)壁中的分析儀。圖12是依照本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思位于基站上的多個便攜式讀取裝置的立體圖。圖13是圖12的基站的示例性實施方案的框圖。圖14是依照本發(fā)明構(gòu)造的微流體裝置的示意圖。圖15A是圖14的微流體裝置沿15A-15A線所取的剖視圖。圖15B是圖14的微流體裝置沿15B-15B線所取的剖視圖。圖15C是圖14的微流體裝置沿15C-15C線所取的剖視圖。圖16是依照本發(fā)明構(gòu)造的微流體裝置的示意圖。圖17A是圖16的微流體裝置沿17A-17A線所取的剖視圖。圖17B是圖16的微流體裝置沿17B-17B線所取的剖視圖。圖17C是圖16的微流體裝置沿17C-17C線所取的剖視圖。圖18是依照本發(fā)明構(gòu)造的微流體裝置的示意圖。圖19A是圖18的微流體裝置沿19A-19A線所取的剖視圖。圖19B是圖18的微流體裝置沿19B-19B線所取的剖視圖。圖19C是圖18的微流體裝置沿19C-19C線所取的剖視圖。圖19D是圖18的微流體裝置沿19D-19D線所取的剖視圖。圖20是依照本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的微粒體裝置的反應(yīng)腔的示意圖，其內(nèi)有試劑基體。
圖21A是圖20沿21-21線所取的剖視圖，顯示了在優(yōu)選構(gòu)造中位于其內(nèi)的試劑基體。圖21B是圖20沿21-21線所取的剖視圖，顯示了在替代構(gòu)造中位于其內(nèi)的試劑基體。圖21C是圖20沿21-21線所取的剖視圖，顯示了在另一替代構(gòu)造中位于其內(nèi)的試劑基體。圖22是本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的微流體裝置的反應(yīng)腔的示意圖，其內(nèi)布置有多個反應(yīng)池，各自在其內(nèi)包含試劑或試劑基體。圖23是本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的微流體裝置的反應(yīng)腔的示意圖，其內(nèi)布置有多個分開的試劑基體。 圖24是本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的反應(yīng)腔的替代實施方案的示意圖，其具有由微管道連接的一對分離的腔室。圖25是依照本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思構(gòu)造的微流體裝置的可選實施方案的示意圖，其包括多個微流體單元。圖26是依照本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思構(gòu)造的微流體裝置的可選實施方案的示意圖，其包括多個微流體單元。圖27是樣本收集裝置的剖視圖，其中微流體裝置連接到其底部。圖28是其內(nèi)包含有尿液樣本的樣本收集裝置的剖視圖。圖29是在其底部上具有封閉密封的樣本收集裝置和本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的微流體裝置的剖視圖。圖30是本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的樣本收集裝置和微流體裝置的剖視圖，其具有布置在其上表面上的可刺穿的密封和/或粘合層。圖31是具有本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的微流體裝置的樣本收集裝置的立體圖，其中微流體裝置可移除地附連到其底部。圖32是圖31沿32-32線所取的剖視圖。發(fā)明詳述
本文對幾種實施方案的描述描述了非限制性的實施例，其進一步舉例說明了本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思。在以下詳述中，給出了眾多具體細節(jié)以提供對本文公開內(nèi)容的更透徹的理解。然而，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言顯而易見地，本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思可以在沒有這些具體細節(jié)的情形下實施。在其它情形中，沒有詳細描述對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言公知的特征以避免不必要地使本說明書復(fù)雜化。因此，除非另外限定，本文所用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語都具有與本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員的通常理解相同的含義。例如，術(shù)語“多個”表示“兩個或更多個”。單數(shù)形式“一”、“一個(種)”和“該”包括復(fù)數(shù)個指代物，除非上下文明確有相反指示。因此，例如提及“一反應(yīng)腔”時表示I個或更多個、2個或更多個、3個或更多個、4個或更多個或更大數(shù)量的反應(yīng)腔。在涉及可測量的數(shù)值如含量、持續(xù)時間等時，本文中所用的術(shù)語“約”表示涵蓋了相對于給定數(shù)值有±20%或±10%、更優(yōu)選±5%、更加優(yōu)選±1%、且更進一步優(yōu)選±0. 1%的變化幅度，因為這種變化幅度適于實施所公開的方法。
現(xiàn)在參照附圖并特別參照圖1，其中顯示且由附圖標記10標示的是依照本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思構(gòu)造的樣本分析系統(tǒng)。通常，該樣本分析系統(tǒng)(后文稱作“系統(tǒng)10”)一般涉及用于收集和分析來自患者的樣本11 (參見圖2)的系統(tǒng)。該樣本11可以是血液、尿液等。特別地，系統(tǒng)10提供了改進的樣本分析系統(tǒng)和方法，其大大降低了收集和分析樣本11中牽涉到的勞動量和錯誤可能性。通常，圖I是系統(tǒng)10的示例性硬件圖。系統(tǒng)10優(yōu)選包括主系統(tǒng)12，其通過網(wǎng)絡(luò)16與一個或多個用戶裝置14通信。網(wǎng)絡(luò)16可以是因特網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)或其它網(wǎng)絡(luò)。在每種情形中，主系統(tǒng)12通常包括一個或多個計算機系統(tǒng)18，例如一個或多個服務(wù)器，或構(gòu)造為容納或運行醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫并使用一個或多個網(wǎng)關(guān)20與網(wǎng)絡(luò)16通信的一個或多個大型計算機。該醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫可以設(shè)計為用于一個醫(yī)院/診所或多個醫(yī)院/診所。當網(wǎng)絡(luò)16是因特網(wǎng)時，系統(tǒng)10的主用戶界面是通過一系列網(wǎng)頁傳送的，但該主用戶界面可以被另一類型的界面如基于Windows的應(yīng)用所替代，該應(yīng)用使得用戶能夠借助圖像、文本、音視頻等方式進入主系統(tǒng)12或與其交互。當系統(tǒng)10的用戶裝置14放置在獨立操作的或固定的環(huán)境如公用電話亭中時，該方法也可以使用。 網(wǎng)絡(luò)16幾乎可以是任何類型的網(wǎng)絡(luò)，盡管因特網(wǎng)和Internet 2網(wǎng)絡(luò)是優(yōu)選的，因為其基礎(chǔ)技術(shù)有廣泛的支持。網(wǎng)絡(luò)16的優(yōu)選實施方案在因特網(wǎng)環(huán)境中，則意味著基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。然而，可預(yù)見在不久的將來，對于該優(yōu)選實施方案或其它實施方案，使用更先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可能是有利的。此外，網(wǎng)絡(luò)16不僅表示基于計算機的網(wǎng)絡(luò)，而且可以表示電話通訊或其它通信方式。計算機系統(tǒng)18可以與局域網(wǎng)30連網(wǎng)。網(wǎng)關(guān)20是用于在局域網(wǎng)30和網(wǎng)絡(luò)16之間提供接口的一個或多個實體或設(shè)備。網(wǎng)關(guān)20也可以用作安全設(shè)備以保護局域網(wǎng)30不受外部網(wǎng)絡(luò)如網(wǎng)絡(luò)16的攻擊。局域網(wǎng)30可以基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)如內(nèi)聯(lián)網(wǎng)，或者可以基于任何其它適合的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。由于其基礎(chǔ)技術(shù)的可獲得性和接受程度，該優(yōu)選實施方案使用具有TCP/IP的以太網(wǎng)，但其它實施方式可以使用其它類型的網(wǎng)絡(luò)，例如Fiber-Channel、SCSI、十億字節(jié)的以太網(wǎng)等。如上所述，在一種優(yōu)選實施方案中，主系統(tǒng)12包括計算機系統(tǒng)18。計算機系統(tǒng)18的硬件配置在很大程度上取決于系統(tǒng)10的具體實施方案的要求和需要。典型的實施方案，包括該優(yōu)選實施方案，包括具有負荷平衡的多個計算機系統(tǒng)18以提高穩(wěn)定性和可用性。預(yù)期計算機系統(tǒng)18將包括硬件和軟件的組合，包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和應(yīng)用/網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。該數(shù)據(jù)庫服務(wù)器優(yōu)選與該應(yīng)用/網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器分開以提高可用性并提供具有改進的硬件和存儲的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。用戶裝置14可以包括任何數(shù)量和類型的設(shè)備。用戶裝置14的最典型情形包括使用具有顯示器36、鍵盤38和鼠標40的個人計算機34的用戶32。在該優(yōu)選實施方案中，用戶32需要使用一種稱作“瀏覽器”的軟件，其由附圖標記42指代。瀏覽器42用于顯現(xiàn)從來源如計算機系統(tǒng)18接收到的內(nèi)容。在現(xiàn)代術(shù)語中，“瀏覽器”表示稱作網(wǎng)絡(luò)瀏覽器的特定實現(xiàn)方式。網(wǎng)絡(luò)瀏覽器用于閱讀和顯現(xiàn)當從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器要求資源時產(chǎn)生的HTML/XHTML內(nèi)容。在該優(yōu)選實施方案中，系統(tǒng)10設(shè)計為與主要的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器供應(yīng)商如Microsoft InternetExp lorer > Net scape Navigator、Mozilla、Goole Chrome > App Ie Safari 和 Opera 兼容。然而，取決于連接到計算機系統(tǒng)18的普通用戶基礎(chǔ)，其它實施方案可能希望集中到一種特定的瀏覽器。系統(tǒng)10以此方式設(shè)計以提供其使用中的靈活性。取決于特定實施方案的需求，系統(tǒng)10可以設(shè)計為在幾乎所有環(huán)境中工作，如臺式機應(yīng)用、基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用或僅作為一系列設(shè)計為與外部應(yīng)用通信的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。系統(tǒng)10還包括一個或多個基站48、用于各基站48的一個或多個便攜式讀取裝置50a和50b (本文通稱為便攜式讀取裝置50)和多個樣本收集裝置52a和52b (本文通稱為樣本收集裝置52)。在一種實施方案中，基站48與用戶裝置14接合以在兩者之間建立通信。例如，基站48可以配設(shè)有USB通信裝置，其能夠插入用戶裝置14上的USB端口中。為清楚起見，在圖I中僅顯示了兩個便攜式讀取裝置50a和50b，以及僅兩個樣本收集裝置52a和 52b。通常，該樣本收集裝置52是可在初次使用之后丟棄的，其包括用于收集和保持樣本11的容器53和一個或多個設(shè)計為與樣本11反應(yīng)的試劑裝置54 (示于圖7-10中)。因此，樣本收集裝置52設(shè)計為收集來自患者的一種或多種樣本11，優(yōu)選直接來自患者，然后在試劑54和樣本11之間引發(fā)一種或多種反應(yīng)，該反應(yīng)可以被便攜式讀取裝置50之一檢測到，以收集指示樣本11的數(shù)據(jù)作為樣本11分析過程的一部分。在收集指示樣本的數(shù)據(jù)之前，便攜式讀取裝置15優(yōu)選用指示患者和/或特定樣本11的代碼如患者ID或?qū)嶒炇也杉颕D初始化，然后將該代碼(或與該代碼相關(guān)的其它信息)與指示樣本11和/或患者的數(shù)據(jù)通信以將該數(shù)據(jù)與特定樣本11相關(guān)聯(lián)。這優(yōu)選通過在便攜式讀取裝置50和主系統(tǒng)12的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫之間建立通信來實現(xiàn)，優(yōu)選經(jīng)網(wǎng)絡(luò)56和16建立通信。網(wǎng)絡(luò)56可以是任何適合的通信系統(tǒng)，例如有線或無線系統(tǒng)。在優(yōu)選實施方案中，網(wǎng)絡(luò)56是無線通信系統(tǒng)，例如市售的名稱為“藍牙(Bluetooth)”或“Wi-Fi”的那些。在一種實施方案中，網(wǎng)絡(luò)56使便攜式讀取裝置50與基站48和用戶裝置14相連接，然而，應(yīng)當理解這是任選地。在另一實施方案中，便攜式讀取裝置50可以直接與網(wǎng)絡(luò)16通信。系統(tǒng)10通常如下操作。用戶如醫(yī)院工作人員使用用戶裝置14從安裝在主系統(tǒng)18中的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫中獲取患者信息或?qū)⑵漭斎朐撫t(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫。用戶裝置14還使用基站48和網(wǎng)絡(luò)56用指示患者或樣本11的代碼對便攜式讀取裝置50之一進行初始化。用戶將樣本收集裝置52之一與便攜式讀取裝置50相連接以形成經(jīng)初始化的組合裝置58(作為實例示于圖11中)，然后將組合裝置58提供給患者。當樣本11是尿液時，患者進入公共廁所并排尿到樣本收集裝置52中。當患者排尿時，便攜式讀取裝置50優(yōu)選檢測樣本11是否進入樣本收集裝置52以啟動讀取周期。還預(yù)期了患者首先排尿到樣本收集裝置52中，然后將樣本收集裝置52放入便攜式讀取裝置50中以形成組合裝置58。例如，便攜式讀取裝置50可以固定到該公共廁所中的表面上，指示患者在尿杯充滿之后立即將其放置到便攜式讀取裝置50中，即在5分鐘內(nèi)。在該實施方案中，便攜式讀取裝置50可以自動或手動地以任何適合的方式從樣本收集裝置52裝載指示該患者或該樣本的信息。例如，樣本收集裝置52可以配設(shè)有條形碼或RFID裝置型式的獨特代碼，其可以被便攜式讀取裝置50讀取。樣本11與一個或多個試劑裝置54的一種或多種試劑反應(yīng)，該反應(yīng)被便攜式讀取裝置50讀取。如可以理解地，可以使用一個或多個試劑裝置54的一種或多種試劑對單一的液體樣本11同時進行任何所需數(shù)量的性質(zhì)的測量。例如，可以將尿液樣本施加到包含10個平行處理通道的芯片(下面論述)上以同時測試硝酸鹽、血液、白蛋白、比重、肌氨酸酐、白細胞、PH值、葡萄糖、酮和細菌的存在。在試劑裝置54中可以使用各種試劑方法。試劑發(fā)生變化，由此產(chǎn)生的信號強度與臨床樣本11中測量的分析物的濃度成正比。這些試劑包含干燥到載體上的指示劑染料、金屬、酶、聚合物、抗體、電化學(xué)活性成分和各種其它化學(xué)物質(zhì)。通常使用的載體是紙、膜或具有各種樣本攝取和輸送性質(zhì)的聚合物?？梢詫⑵湟氡景l(fā)明芯片中的試劑池內(nèi)以克服使用試劑條的分析中所遇到的問題。相反，試劑條可能僅使用一個試劑區(qū)域來包含響應(yīng)分析物而產(chǎn)生顏色所需的所有化學(xué)物質(zhì)。在干試劑條中發(fā)生的典型的化學(xué)反應(yīng)可以分類為染料結(jié)合化學(xué)作用、酶化學(xué)作用、免疫化學(xué)作用、核苷化學(xué)作用、氧化或還原性化學(xué)作用。在一些情形中，在一個試劑層內(nèi)發(fā)生多達5種競爭性的且同步的化學(xué)反應(yīng)的檢測尿液中血液的方法是在單個試劑裝置54中發(fā)生多個化學(xué)反應(yīng)的實例。例如，分析物檢測反應(yīng)基于血紅蛋白的過氧化物酶樣活性，其通過二過氧化氫二異丙苯催化指示物3，3’，5，5’ -四甲基-聯(lián)苯胺的氧化。同時，基于三價鐵-HETDA絡(luò)合物通過二過氧化氫二異丙苯催化抗壞血酸氧化的催化活性，會發(fā)生第二反應(yīng)從而除去抗壞血酸的干擾。
特別地，便攜式讀取裝置50可以設(shè)定的間隔(實時間隔)對一個或多個不同的試劑裝置54進行讀取，然后將該原始數(shù)據(jù)存儲在存儲器中。然后便攜式讀取裝置50優(yōu)選提供可聽見的蜂鳴聲(或表示該反應(yīng)已被讀取的其它指示)，患者將樣本11 (尿液)倒回到廁所中，從便攜式讀取裝置50上移除樣本收集裝置52，丟棄樣本收集裝置52 (優(yōu)選仍在公共廁所內(nèi)的同時)，然后將便攜式讀取裝置50交還給用戶，例如醫(yī)院工作人員。在完成讀取周期之后，便攜式讀取裝置50自動將原始數(shù)據(jù)和指示患者和/或樣本11的代碼經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)56和基站48上傳到用戶裝置14。作為對此的響應(yīng)，用戶裝置14分析該原始數(shù)據(jù)以將其轉(zhuǎn)化為可讀取的結(jié)果，并將該可讀取的結(jié)果和/或原始數(shù)據(jù)上傳到安裝在主系統(tǒng)12中的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫，例如實驗室信息系統(tǒng)或醫(yī)院信息系統(tǒng)或任何其它電子醫(yī)學(xué)記錄系統(tǒng)。用戶裝置14也可以提供其它功能，例如準備包括患者和/或樣本信息以及原始數(shù)據(jù)和/或可讀取結(jié)果的打印報告。因此，樣本分析系統(tǒng)10大大降低了收集和分析樣本11所需的勞動量,因為便攜式讀取裝置50在收集樣本11之前已經(jīng)初始化，樣本11被檢測和自動讀取，然后測試結(jié)果上傳到用戶裝置14和/或安裝在主系統(tǒng)12中的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫。這減少或消除了由用戶將樣本11轉(zhuǎn)移到一個或多個單獨的試管中；標記該試管、儲存樣本用于定期測試以及將樣本結(jié)果手動制表的需求。此外，樣本分析系統(tǒng)10的設(shè)計是高度可放大的。例如，在低測試體積場景(例如小診所)中，用戶會購買單一基站48和單一便攜式讀取裝置50。隨著測試體積的增大，用戶可以簡單地購買額外的便攜式讀取裝置50。例如，在中等測試體積場景(小醫(yī)院)中，用戶會購買具有2-4個便攜式讀取裝置的單一基站48，在高體積場景(大醫(yī)院和/或醫(yī)療實驗室)中，用戶可能需要具有8-10個便攜式讀取裝置50的1-2個基站48。樣本分析系統(tǒng)10的設(shè)計使得可以同時進行多個測試，且僅受到基站48、便攜式讀取裝置50以及可得的樣本收集設(shè)施如公共廁所、床邊、醫(yī)生辦公室等的數(shù)量的限制。此外，測試結(jié)果可以幾乎實時記錄到系統(tǒng)10中；優(yōu)選患者一歸還便攜式讀取裝置50就立刻分析該患者的測試結(jié)果并將其上傳到醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫。對于大醫(yī)院，該設(shè)計可以大大降低尿液分析測試所需的工作量。在一種實施方案中，系統(tǒng)10完全消除了耗費時間的樣本收集、轉(zhuǎn)移(從杯子到試管中)、累計和條形編碼的步驟。在醫(yī)療實驗室中，通過讓實驗室人員將樣本收集裝置52放到便攜式讀取裝置50之內(nèi)或之上來在樣本收集裝置52內(nèi)讀取樣本，系統(tǒng)10可以消除將樣本從杯子轉(zhuǎn)移到試管內(nèi)的步驟?，F(xiàn)在參照附圖并特別參照圖2，其中顯示了圖I的樣本分析系統(tǒng)10的示意圖，其顯示了示例性便攜式讀取裝置50的框圖。通常，便攜式讀取裝置50配設(shè)有一個或多個用戶界面60、一個或多個便攜式電源62、一個或多個分析儀64、一個或多個執(zhí)行器系統(tǒng)66、一個或多個計算機可讀介質(zhì)68、一個或多個信號收發(fā)器70和一個或多個處理器72。圖3是儲存在計算機可讀介質(zhì)68上的邏輯命令流程圖，當由一個或多個處理器72執(zhí)行時，它可使所述一個或多個處理器72執(zhí)行所述工藝的各步驟。特別地，處理器72用邏輯命令進行程控，優(yōu)選作為計算機可執(zhí)行的指令存儲在一個或多個計算機可讀介質(zhì)68上，其可使便攜式讀取裝置52進行以下用標識患者和/或樣本11的代碼初始化(由框80所示);與患者和/或用戶經(jīng)用戶界面60通信以提供便攜式讀取裝置50已完成初始化的指示(如框82所示);在執(zhí)行器系統(tǒng)66輸入下檢測樣本的存在(如 框84所示);啟動讀取周期以經(jīng)所述一個或多個分析儀64檢測樣本11與試劑裝置54之間的化學(xué)反應(yīng)(如框86所示)；將所述一個或多個分析儀64檢測到的原始數(shù)據(jù)存儲在所述一個或多個計算機可讀介質(zhì)68上(如框88所示);和利用上述信號收發(fā)器70將該原始數(shù)據(jù)和代碼上傳到用戶裝置14和/或主系統(tǒng)12 (如框90所示)。用戶界面60可以是任何適合類型的能夠與患者和/或用戶通信的裝置或多個裝置。例如，用戶界面60可以包括一個或多個揚聲器、呼叫器、光源如LED或者用于通知患者和/或用戶便攜式讀取裝置50的當前狀態(tài)或預(yù)期狀態(tài)的LCD顯示器等。便攜式電源62可以是一個或多個能夠為便攜式讀取裝置50的電子裝置提供能源的裝置，所述電子裝置例如處理器72、用戶界面60、分析儀64、執(zhí)行器系統(tǒng)66、計算機可讀介質(zhì)68、信號收發(fā)器70和處理器72。便攜式電源62可以多種方式實施，包括儲能裝置如Li離子電池，和/或能夠?qū)⑦\動轉(zhuǎn)換為電力的裝置。分析儀64適于與試劑裝置54通信，如附圖標記100所示，從而檢測試劑裝置54的一個或多個部分與樣本11之間發(fā)生的反應(yīng)的結(jié)果。分析儀64可以多種方式實施，例如光學(xué)讀取裝置和/或電化學(xué)讀取裝置。分析儀64可包括一個或多個傳感器，該傳感器可以是固定的或可移動的，用于為樣本-試劑組合提供詢問輻射以及接收代表濁度讀數(shù)、熒光讀數(shù)、吸收讀數(shù)等的信號。分析儀64也可以包括馬達、執(zhí)行器和/或軌道系統(tǒng)，用于使所述一個或多個傳感器掠過預(yù)設(shè)的視場以讀取試劑裝置54的各個部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以清楚理解如何制造和使用常規(guī)光學(xué)讀取裝置和電化學(xué)讀取裝置。因此，不需要詳細論述如何制造和使用所述光學(xué)讀取裝置和電化學(xué)讀取裝置以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何制造和使用便攜式讀取裝置50。用于分析已反應(yīng)樣本的分析儀64可以是適用于檢測來自該樣本的光或任何其它信號的任何系統(tǒng)、子系統(tǒng)和/或組件。分析儀64可以檢測和/或感應(yīng)光或其它波長的電磁輻射的大小。例如，分析儀64可以返回對應(yīng)于分析儀64感應(yīng)到的光的強度的結(jié)果。在示例性實施方案中，該分析儀可以包括但不局限于光電二極管、電荷耦合器(CCD)成像儀、或電化學(xué)分析儀，例如CMOS分析儀。分析儀64可以返回對應(yīng)于與該光相關(guān)聯(lián)的顏色值的結(jié)果。例如，分析儀64可以返回對應(yīng)于分析儀64感應(yīng)到的光波長的結(jié)果。在一種實施方案中，分析儀64可以檢測到與分析儀64感應(yīng)到的光的強度大小相關(guān)聯(lián)的亮度值。執(zhí)行器系統(tǒng)66設(shè)計為與樣本收集裝置52相配合，如附圖標記102所示，用于產(chǎn)生指示樣本11進入樣本收集裝置52中的信號。取決于樣本收集裝置52的構(gòu)造和/或樣本11這可以多種方式實現(xiàn)。當樣本收集裝置52類似杯子時，如圖2中所示，且當收集的樣本11為尿液時，執(zhí)行器系統(tǒng)66可以實施為用于檢測基于樣本11進入樣本收集裝置52的溫度變化的熱電偶，和/或執(zhí)行器系統(tǒng)66可以包括用于檢測樣本收集裝置52的質(zhì)量差異的彈簧。執(zhí)行器系統(tǒng)66可以其它方式實施，例如一個或多個一起工作以檢測電化學(xué)變化(例如阻抗或電容)或光學(xué)變化(例如反射系數(shù)、發(fā)光性或吸光度)的裝置，所述熱電偶和彈簧在本文中作為示例論述。執(zhí)行器系統(tǒng)66產(chǎn)生的由溫度變化或質(zhì)量變化指示樣本11存在的數(shù)據(jù)，例如，提供給處理器72。處理器72編程為監(jiān)控來自執(zhí)行器系統(tǒng)66的數(shù)據(jù)并且一旦檢測到樣本11的存在則立即或者在預(yù)設(shè)時段內(nèi)自動啟動讀取周期(優(yōu)選無需任何患者介入)。樣本11存在的檢測可以多種方式確定，例如通過查找數(shù)據(jù)的快速變化，或者通過檢測超出預(yù)設(shè)速率的數(shù)據(jù)變化。 計算機可讀介質(zhì)68可以多種方式實施，例如內(nèi)存(在處理器72的主板上或在其外部)、硬盤(機械硬盤、磁式(magnetic)硬盤和/或固態(tài)硬盤)、可移動盤等。通常，預(yù)期便攜式讀取裝置50的整個電路容納在便攜式讀取裝置50的外殼104內(nèi)。然而，應(yīng)當理解這并非必需的，對于計算機可讀介質(zhì)68尤其如此。計算機可讀介質(zhì)68可固定在便攜式讀取裝置50的外殼104內(nèi)部或者是可從其中移除的。例如，計算機可讀介質(zhì)68可實施為本領(lǐng)域已知為“jump drive”的便攜式裝置。信號收發(fā)器70適用于通過網(wǎng)絡(luò)56從和/或向用戶裝置14雙向通信，和/或通過網(wǎng)絡(luò)56、基站48、用戶裝置14和網(wǎng)絡(luò)16從和/或向主系統(tǒng)12雙向通信?？晒┻x擇地，信號收發(fā)器70可使用基站48與網(wǎng)絡(luò)16通信，從而繞過用戶裝置14。信號收發(fā)器70可以多種方式實施，且在優(yōu)選實施方案中其為雙向無線收發(fā)器。應(yīng)當指出信號收發(fā)器70是任選的元件。例如，當計算機可讀介質(zhì)68實施為可移動裝置時，便攜式讀取裝置50的初始化和從中收集原始數(shù)據(jù)可使用計算機可讀介質(zhì)68實施而不使用信號收發(fā)器70。便攜式讀取裝置50的初始化可通過以下實施例如通過用戶裝置14將代碼裝載到計算機可讀介質(zhì)68上，然后將計算機可讀介質(zhì)68插入便攜式讀取裝置50中。類似地，原始數(shù)據(jù)的下載可通過以下實施將該原始數(shù)據(jù)存儲到計算機可讀介質(zhì)68上，將其從便攜式讀取裝置50中取下，然后將其插入用戶裝置14中。便攜式讀取裝置50的處理器72可以多種方式實施，例如一個或多個中央處理單元、微控制器、數(shù)據(jù)信號處理器等。通常，處理器72可實施為一個或多個適用于讀取計算機可執(zhí)行指令以使處理器72實施該計算機可執(zhí)行指令所提供的功能的裝置。當然，處理器72配有多個輸入和輸出端口，用于與用戶界面60、分析儀64、執(zhí)行器系統(tǒng)66、計算機可讀介質(zhì)68和信號收發(fā)器70相配合?，F(xiàn)在參照圖4-6，其中顯示了依照本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思構(gòu)造的便攜式讀取裝置50的示例性實施方案。在本實施方案中，便攜式讀取裝置50配有外殼104，該外殼具有上端110、下端112、在上端110和下端112之間延伸的側(cè)壁114、和通常位于下端112處的底部115。底部115具有內(nèi)表面116和外表面118。側(cè)壁114和底部115的內(nèi)表面116配合限定了尺寸適用于接收樣本收集裝置52的至少一部分的空間120。如圖4、5和6中所示，用戶界面60優(yōu)選設(shè)在側(cè)壁114上接近其上端110。然而，也可以使用其它位置。應(yīng)當理解便攜式讀取裝置50可以多種方式構(gòu)造，以上描述僅作為示例。在圖4-6中所示的便攜式讀取裝置50中，側(cè)壁114用于使便攜式讀取裝置50與樣本收集裝置52對齊(register)。然而，應(yīng)當理解側(cè)壁114是任選的，其它使便攜式讀取裝置50與樣本收集裝置52對齊的方式都可使用，例如從底部115延伸出的用以接合樣本收集裝置52中形成的預(yù)設(shè)凹槽的凸塊或凸柱。如圖5中所示，分析儀64可位于便攜式讀取裝置50的底部115中。樣本收集裝置52可配有蓋子(未示出)從而為分析儀64提供保護。如圖6中所示，電源62可配有電池充電觸點124和126，用于與基站48上配設(shè)的電池充電觸點(未示出)建立接觸。在圖5和IlA中所示的實施方案中，底部115支撐分析儀64從而使其位于樣本收集裝置52下方的位置以分析試劑裝置54。然而，在其它變型中，便攜式讀取裝置50可設(shè)計為套筒，因此底部115是樣本收集裝置52的任選特征。在這些變型中，分析儀64可由側(cè)壁 114支撐，如圖IlB所示?，F(xiàn)在參照圖7、8和9，其中顯示了樣本收集裝置52的示例性實施方案。特別地，樣本收集裝置52的容器53配有上端130、下端132、通常在上端130和下端132之間延伸的側(cè)壁134、和位于下端132處或其附近的底部136。通常，側(cè)壁134和底部136形成了容器53，且用于限定用于接收和保持至少一部分樣本11的收集空間137 (圖9)。收集空間137的體積可為約10mL-3000mL，但通常該收集空間137具有約75mL_約200mL的體積，更通常約100mL。收集空間137的體積可取決于多種因素，例如樣本11是一次收集還是多次收集。此外，側(cè)壁134通常在上端130附近限定了開口 138用于將樣本11接收到收集空間137 中。如圖8中最佳顯示地，試劑裝置54位于容器53上的任何適合位置，使得試劑裝置54可以接觸樣本11并與其反應(yīng)，并被便攜式讀取裝置50讀取。例如，試劑裝置54可位于樣本收集裝置52的底部136上；然而應(yīng)當理解試劑裝置54也可位于側(cè)壁134上。樣本收集裝置52還配有保持部件140，其連接到底部136 (例如)并在試劑裝置54上延伸并將其封裝以形成圍繞試劑裝置54的反應(yīng)腔142。保持部件140可以任何方式連接到底部136，例如通過RF焊接。保持部件140還限定了至少一個開口 144，其提供了到反應(yīng)腔142的通路使得至少一部分樣本11可以接觸試劑裝置54從而與其發(fā)生相互作用。保持部件140可配有一個開口 144從而使得樣本11通過毛細管作用進入反應(yīng)腔142。反應(yīng)腔142的體積可在約10 μ L-約1200 μ L的寬范圍內(nèi)，通常在約10 μ L-約40 μ L范圍內(nèi)。試劑裝置54的體積也可在約5 μ L-約600 μ L的寬范圍內(nèi)，通常在約5 μ L-約20 μ L范圍內(nèi)。樣本體積可以變化,但通常,對于每一試劑該樣本具有約3μ L-20y L的體積，盡管取決于樣本的類型和計量步驟的數(shù)目，對于每一試劑該體積可以在O. I μ L-200 μ L的范圍內(nèi)。當樣本是尿液時，樣本體積通常為約10 μ L。收集空間137與反應(yīng)腔142的體積比可以在寬范圍內(nèi)變化，并且在約8. 33:1-約300,000:1之間；更優(yōu)選在約2，500:1-約10，000:1之間，甚至更優(yōu)選在約5，000:1-約7，500:1 之間。具有一個開口 144的保持部件140是任選的，在可供選擇的實施方案中，保持部件140可限定至少兩個開口 144，至少一個開口 144形成便于樣本11進入反應(yīng)腔142的入口。下文參照圖14-32描述了具有多于一個開口 144的實施方案。容器53的底部136優(yōu)選由以下材料制成，該材料對分析儀64發(fā)出的輻射類型透明并且對試劑裝置54響應(yīng)接收到來自分析儀64的輻射而產(chǎn)生的任何熒光、反射或其它信息透明，從而指示所述反應(yīng)的該信息可以穿過底部136并被分析儀64接收。底部136可由塑料如聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯或聚氨酯制成，可供選擇地，它可由硅酸鹽和/或玻璃制成。當不是非常關(guān)注塑料的水分吸收時，優(yōu)選使用的塑料可以包括但不局限于ABS、縮醛類、丙烯酸樹脂、丙烯腈、醋酸纖維素、乙基纖維素、烷基乙烯醇、聚芳醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮、三聚氰胺甲醛、酚醛、聚酰胺(例如尼龍6、尼龍66、尼龍12)、聚酰胺-酰亞胺、聚二環(huán)戊二烯、聚醚-酰亞胺、聚醚砜、聚酰亞胺、聚苯醚類、聚鄰苯二甲酰胺、甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚砜、聚醚砜和乙烯縮甲醛(vinyl formal)0當關(guān)注水分吸收時，優(yōu)選用于制備該芯片的塑料包括但不限于聚苯乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚丁烯、環(huán)氧樹脂、Teflon 、PET,PTFE和氯-氟乙烯類、聚偏氟乙烯、PE-TFE、PE-CTFE、液晶聚合物、Mylar 、聚酯、LDPE、
HDPE、聚甲基戊烯、聚苯硫醚、聚烯烴、PVC和氯化PVC。當樣本收集裝置52意于與光學(xué)讀取裝置結(jié)合使用時，樣本收集裝置52還配有臨近試劑裝置54布置的護罩146以在測試過程中屏蔽背景光或其它輻射對該分析儀的光學(xué)器件的影響。護罩146可以多種方式提供，例如如圖9和10中所示通過在試劑裝置54上提供背襯來提供。例如，該背襯可以是黑色聚酯。圖10中描述了試劑裝置54的一個實例。在該實例中，試劑裝置54構(gòu)造為具有試劑基體148的三層結(jié)構(gòu)，該試劑基體位于護罩146和雙面粘合層150之間。護罩146和雙面粘合層150可以預(yù)穿有適當形狀的孔(例如圓形)以暴露試劑基體148從而使得樣本11通過毛細管作用吸入(wick into)試劑基體148中，并且反應(yīng)腔142內(nèi)的氣壓會防止樣本11過多地累積在反應(yīng)腔142內(nèi)。雙面粘合層150用于將試劑裝置54連接到容器53的底部136，同時使試劑裝置54可從容器53下方的位置讀取，例如透過容器53的底部136。當便攜式讀取裝置50的分析儀64是光學(xué)讀取裝置時，那么雙面粘合層150可以是光學(xué)透明的，或光學(xué)不透明的但具有與試劑裝置54的預(yù)設(shè)部分對齊的挖去部分以允許試劑裝置54的光學(xué)檢驗。應(yīng)當理解容器53內(nèi)的試劑裝置54和便攜式讀取裝置50內(nèi)的分析儀64的位置是預(yù)定且匹配的，使得當樣本收集裝置52安裝到便攜式讀取裝置50上時，試劑裝置54位于臨近分析儀64的位置。還應(yīng)當理解樣本收集裝置52可配有多個試劑裝置54和用于各試劑裝置54的保持部件140 ;便攜式讀取裝置50可配有多個分析儀64，對每一試劑裝置54有一個或多個分析儀64。還應(yīng)當理解試劑裝置54可與容器53分開提供，并使用任何適合的連接裝置、端口和/或入口的系統(tǒng)從其中收集樣本11。圖10中所示的是組合裝置58的一種實施方案。在本實施方案中，組合裝置58是通過將容器53的下端132置入便攜式讀取裝置50的收集空間137內(nèi)以使試劑裝置54與分析儀64對齊而形成的。優(yōu)選地，便攜式讀取裝置50和樣本收集裝置52的容器53適于連接在一起使得組合裝置58不會不利地分開，以保持試劑裝置54與分析儀64的對齊，并且還形成用于分析儀64的密封環(huán)境。這可以多種方式實現(xiàn)，例如使用掀鈕、磁鐵、螺紋、摩擦固定器、鑰匙、互鎖槽等。
圖Ila描繪了用于測量試劑裝置54上的已反應(yīng)試劑的測試區(qū)域151的顏色響應(yīng)的示例性分析儀64。分析儀64位于便攜式讀取裝置50的底部115中。分析儀64可包括與數(shù)據(jù)存儲153、檢測器154和光源155相連的處理器152。分析儀64可包括與檢測器154耦合的接收器光學(xué)單元156。分析儀64也可包括與光源155耦合的照明光學(xué)單元157。從光源155發(fā)出并被照明光學(xué)單兀157導(dǎo)向的光可以被測試區(qū)域151的表面反射回。從測試區(qū)域151反射的光可符合測試區(qū)域151的顏色響應(yīng)。從測試區(qū)域151反射的光可以在接收器光學(xué)單元156和/或檢測器154限定的視場內(nèi)。從測試區(qū)域151反射的光可以到達檢測器154和/或被其感應(yīng)。檢測器154可以測量接收到的光的顏色和/或強度。處理器152可以是適用于處理數(shù)據(jù)和/或控制檢測器154和/或光源155的任何系統(tǒng)、子系統(tǒng)或組件。處理器152可以是微處理器、微控制器、邏輯硬件組件的集合等。處理器152可以操縱光源155照明。處理器152可以操縱檢測器154感應(yīng)光。處理器152可以接收來自檢測器154的對應(yīng)于檢測器154感應(yīng)到的光的讀數(shù)。處理器152可以連接到數(shù)據(jù)存儲153。處理器152可以將從檢測器154接收到的讀數(shù)存儲在數(shù)據(jù)存儲153中。處理 器152可以接收來自數(shù)據(jù)存儲153的計算機可執(zhí)行的指令。該計算機可執(zhí)行指令可以操縱處理器152操作和/或控制檢測器154和/或光源155。光源155可以是適于產(chǎn)生光的任何系統(tǒng)、子系統(tǒng)和/或組件。例如，光源155可以是發(fā)光二極管(LED)。而且，例如，光源155可以是白熾燈、熒光燈、鹵素燈等。光源155可以是LED陣列。光源155可以由處理器152控制。光源155可以接收來自處理器152的指令以依照處理器152限定的時機照明。光源155可與照明光學(xué)單元157耦合。照明光學(xué)單元157可以是適于將光線從光源155導(dǎo)向測試區(qū)域151的任何系統(tǒng)、子系統(tǒng)和/或裝置。照明光學(xué)單元157可以為來自光源155的光提供在測試區(qū)域151上的基本均勻的分布。例如，照明光學(xué)單元157可以是導(dǎo)光管、光盒、光纖、常規(guī)透鏡、全內(nèi)反射透鏡等。例如，照明光學(xué)單元157可以是具有圓形橫截面和/或矩形橫截面的導(dǎo)光管。檢測器154可以是適于檢測光的任何系統(tǒng)、子系統(tǒng)和/或組件。檢測器154可以檢測和/或感應(yīng)光的強度。例如，檢測器154可以返回對應(yīng)于檢測器154感應(yīng)到的光的強度的結(jié)果。在實施方案中，檢測器154可以是光電二極管。在實施方案中，檢測器154可以是給測試區(qū)域151拍照的電荷耦合器(CCD)成像儀。檢測器154可以返回對應(yīng)于與該光相關(guān)聯(lián)的顏色值的結(jié)果。例如，檢測器154可以返回對應(yīng)于檢測器154感應(yīng)到的光波長的結(jié)果。在實施方案中，檢測器154可以檢測與檢測器154感應(yīng)到的光的強度大小相關(guān)聯(lián)的亮度。在實施方案中，分析儀64可以通過操縱光源155發(fā)出多種波長的光來測量對于多種波長的讀數(shù)。檢測器154可以感應(yīng)與各波長相關(guān)聯(lián)的亮度值。處理器152可以協(xié)調(diào)光源155發(fā)出的波長順序和/或從檢測器154接收到的讀數(shù)的相應(yīng)順序。檢測器154可以與接收器光學(xué)單元156耦合。接收器光學(xué)單元156與檢測器154結(jié)合可以限定視場。該視場可以限定到達檢測器154的表面和/或被檢測器154感應(yīng)到的光的范圍。接收器光學(xué)單元156可以包括光圈158，其可以或不可以被快門(未示出)打開和/或關(guān)閉。光圈158可以限制可以到達檢測器154的光量。接收器光學(xué)單元156可以是導(dǎo)光管、光纖、軸錐鏡、成像透鏡等。在實施方案中，光源155可以包括發(fā)光二極管的陣列,其具有約O. 44mm乘O. 51mm(+/-0. 2mm)和/或相當面積的面積。照射光學(xué)單元157可以包括導(dǎo)光管，其具有約2. 7mm乘2. 7mm (+/-0· 5mm)和/或相當面積的橫截面積。光源155、檢測器154、處理器152和數(shù)據(jù)存儲153可以連接到一個或多個元件159，例如電路板和/或電纜以在其間允許電通信，同時還提供機械支撐以保持光源155、檢測器154、處理器152和數(shù)據(jù)存儲153牢固安裝在便攜式讀取裝置50的底部115內(nèi)。圖Ilb中顯示了便攜式讀取裝置50的另一實施方案，其具有引入其側(cè)壁114中的分析儀64 (上文結(jié)合圖Ila描述的)。在本實施方案中，試劑裝置54沿樣本收集裝置52的側(cè)壁134延伸從而與試劑裝置54的測試區(qū)域151對齊(或共線)。圖12和13中顯示了依照本發(fā)明構(gòu)造的示例性基站48。通常，基站48用作通信集線器以在一個或多個便攜式讀取裝置50和用戶裝置14之間建立通信； 以及在便攜式讀取裝置50不使用時用作它的充電平臺?；?8和便攜式讀取裝置50可調(diào)整為適合的通信方案以確保僅預(yù)先確定的便攜式讀取裝置50可被標識并與基站48通信。在本實施方案中，基站48配有兩個信號收發(fā)器160和162 ;處理器164 ；一個或多個計算機可讀介質(zhì)166 ;和一個或多個電池充電器168a和168b (其通常用附圖標記168表示)。在所示的實施例中，基站48配有四個電池充電器168，各電池充電器168連接到一個便攜式讀取裝置50的電池并為其充電?？晒┻x擇地，基站48可配有一個電池充電器168，其具有多個充電端口用于給多個便攜式讀取裝置50的電池充電。優(yōu)選這兩個信號收發(fā)器160和162是不同類型的，然而信號收發(fā)器160和162可以是相同類型的。例如，信號收發(fā)器160可以是有線連接的，用于連接到用戶裝置14，例如USB通信裝置；而信號收發(fā)器162可以是無線通信裝置，例如通常以名稱“Bluetooth”和“Wi-Fi”銷售的那些；這兩者都是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的?？晒┻x擇地，基站48可配有用于與用戶裝置14和便攜式讀取裝置50通信的信號收發(fā)器160或162之一。優(yōu)選地，用于啟動基站48操作的計算機可執(zhí)行指令存儲在計算機可讀介質(zhì)166中，然后使用信號收發(fā)器160上傳到用戶裝置14。如上所述，該計算機可執(zhí)行指令可包括用于將便攜式讀取裝置50收集到的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可讀結(jié)果的數(shù)據(jù)分析算法。當信號收發(fā)器160連接到用戶裝置14時，這可以自動實現(xiàn)，或者可以之后手動實現(xiàn)。優(yōu)選地，基站48適于為用戶裝置14提供計算機可執(zhí)行指令(用于由用戶裝置14的處理器執(zhí)行)以使用戶裝置14 :(I)將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可讀結(jié)果；和(2)將該可讀結(jié)果上傳給主系統(tǒng)12的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫。應(yīng)當理解主系統(tǒng)12可以計算機可執(zhí)行指令程控以使主系統(tǒng)12 :(1)將該原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可讀結(jié)果和(2)將該可讀結(jié)果輸入醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫中。在這種情形中，該計算機可執(zhí)行指令存儲在主系統(tǒng)12可進入的計算機可讀介質(zhì)(未示出)中并由主系統(tǒng)12的一個或多個處理器(未示出)執(zhí)行。如上所述，為使成本最小化，便攜式讀取裝置50被描述為存儲它從分析儀64處接收到的原始數(shù)據(jù)，并隨后將該原始數(shù)據(jù)傳送給用戶裝置14和/或主系統(tǒng)12以將該原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺x結(jié)果，然后再將該可讀結(jié)果存儲在醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫中和/或提供在書面報告中。然而，便攜式讀取裝置50可提供為更強力的系統(tǒng)，用于將分析儀64收集到的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺x結(jié)果、存儲該可讀結(jié)果并隨后將該可讀結(jié)果傳送或上傳給主系統(tǒng)12、用戶裝置14和/或基站48。這可以通過將指示數(shù)據(jù)分析算法的計算機可執(zhí)行指令存儲在計算機可讀介質(zhì)68中來實現(xiàn)，該數(shù)據(jù)分析算法在由處理器72執(zhí)行時將該原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺x結(jié)果。
在整個文件中，除非有其它表示，措詞用戶或使用者通常可互換使用，表示與數(shù)據(jù)收集或分析機構(gòu)如診所、實驗室或醫(yī)院相關(guān)的人員。應(yīng)當理解本文公開并要求保護的發(fā)明的各個組件可提供為包包括所述組件的各種組合的成套設(shè)備，用戶和/或患者可以將所述組件以上述方式組裝或使用。例如，組合設(shè)備58可提供為包括一個或多個樣本收集裝置52和一個或多個便攜式讀取裝置50的成套設(shè)備，其可以由用戶和/或患者組裝和使用。樣本收集裝置的實例。如前所述，樣本收集裝置52可用于將試劑裝置54支撐在預(yù)設(shè)的位置以被便攜式讀取裝置50讀取，該樣本收集裝置可以多種方式構(gòu)造。下面論述了使用一個或多個微流體系統(tǒng)構(gòu)造而成且適于以與上述樣本收集裝置52類似的方式使用的樣本收集裝置的多種實施例。如前所述，POC測試系統(tǒng)正在變得越來越小，這導(dǎo)致與特征如構(gòu)造微流體系統(tǒng)、檢 測和讀取其中的反應(yīng)結(jié)果和輸送足夠的樣本量相關(guān)的問題。依照本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思，為了具有工作最佳的微流體系統(tǒng)，優(yōu)選在單一系統(tǒng)中結(jié)合以下要素流體設(shè)備(fluidics)應(yīng)當由非專業(yè)用戶(lay user)無誤差地連接；樣本收集裝置應(yīng)當不產(chǎn)生干擾操作的氣隙；在樣本收集之間便攜式讀取裝置50應(yīng)當不被污染；樣本廢物和試劑廢物是生物有害的且應(yīng)當丟棄；以及樣本收集裝置和便攜式讀取裝置50優(yōu)選能夠在至少幾個，如果不是全部，方向上工作。對本文提出并且如下所述的問題的解決方案的重要部分可以是微流體裝置直接集成到樣本收集中。該集成可使生物有害物和試劑廢物容納在一次性物件中，即樣本收集裝置中，以易于除去并防止樣本對較大系統(tǒng)的污染。通過不需要單獨的收集和試劑裝置降低了環(huán)境危害。也可以將壓電試劑分配器和CMOS電化學(xué)分析儀與微流體裝置集成作為可重復(fù)利用的容易連接和斷開的部件盒(cartridges)。該微型光學(xué)設(shè)備(MORH)可以集成到讀取裝置50的分析儀64中用于讀取樣本收集裝置52的試劑裝置54。這樣可以在降低系統(tǒng)尺寸和每次測定成本的同時實現(xiàn)這些技術(shù)的所有優(yōu)點。以下是用于實施下文更詳細描述的樣本收集裝置的技術(shù)的概述。在本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的優(yōu)選實施方案中，樣本收集裝置的容器和包含試劑的微流體裝置是分開的，并且可連接以形成樣本收集裝置。用戶或技術(shù)人員可以將樣本收集裝置的容器與具有一種或多種試劑的微流體裝置連接以分析樣本。樣本收集裝置可以包括容器如杯子、毛細管或任何其它樣本收集裝置。例如，樣本收集裝置包括充滿血液或尿液的轉(zhuǎn)移毛細管和/或具有排氣毛細管的尿杯。轉(zhuǎn)移毛細管，例如，連接到微流體裝置上的樣本入口端口。可以通過推力如活塞施加的推力、通過打開尿杯上的排氣口造成的毛細力或者通過拉力吸取而將樣本轉(zhuǎn)移到該微流體裝置中。在一種實施方案中，本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的系統(tǒng)的操作原理是通過使用單向親水毛細管流原理將樣本提供給反應(yīng)腔中的試劑，其中樣本從樣本入口端口流動通過反應(yīng)腔流向排氣口(其實例顯示在圖27和28中，稱作“空氣毛細管520”)。在流動過程中該排氣口對空氣開放。在該排氣口不對空氣開放時不發(fā)生流動。該原理可通過在排氣口開放的已知時間啟動流動而用于定時反應(yīng)。將該排氣口密封就阻止了進入反應(yīng)腔的流動，而打開該排氣口就啟動了流動。打開排氣口的簡單方式可以通過穿刺或除去該排氣口上的密封裝置或簡單除去該裝置的蓋子514來實現(xiàn)。例如，在樣本收集裝置連接到便攜式讀取裝置50上時可通過除去蓋子514來啟動流動，或者可以在除去蓋子514之后打開排氣口，即排氣口用與蓋子514分開的密封裝置如膠帶密封。在一種實施方案中，入口端口通過毛細管通道連接到樣本腔，該毛細管通道在本文中也稱作微管道?？諝鈴奈挥谌肟诙丝谏嫌蔚呐艢饪谂懦?，而該入口端口通入樣本腔?？梢允褂靡缌髑粊泶_保完全充滿。一旦充滿，可以通過來自溢流腔的流動和朝向排氣口的流動來堵塞該入口端口。本文所述且在附圖中顯示的是可用于依照本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思分析液體樣本的本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的樣本分析系統(tǒng)和微流體裝置的幾種非限制實施方案。優(yōu)選地，該液體樣本來自生物來源。“液體”表示處于流動狀態(tài)的任何物質(zhì)，其沒有固定的形狀但具有基本上恒定的體積。本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的樣本收集裝置的微流體裝置通常使用比本領(lǐng) 域之前的人員所提出的更小的通道(本文稱作微管道)。特別地，本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思中所用的通道(微管道)通常具有在約10-500μπι (優(yōu)選約20-100μπι)范圍的寬度，而在使用毛細力移動流體時他人通常使用更大量級的通道。微管道的深度通常在5 μ m-100 μ m范圍內(nèi)。微管道的最小尺寸優(yōu)選為約5 μ m,因為更小的通道可能會有效過濾出待分析樣本中的組分。在本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的優(yōu)選范圍內(nèi)的通道可以僅通過毛細力來移動液體樣本。也可以通過經(jīng)處理后與樣本流體相比親水性更低的(或疏水性的)毛細管壁來停止移動。如本文所述，可以通過壓差來克服移動阻力，例如通過施加離心力、泵送、真空、電滲析、加熱或額外的毛細力。因此，根據(jù)所進行的分析的需要，液體可以從該裝置的一個區(qū)域移動到另一個區(qū)域。本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的樣本收集裝置的微流體裝置，本文也稱作“芯片”或“微流體芯片”，通常是小而平的，通常約1-2平方英寸(25-50平方毫米)或者是半徑約20-80_的圓盤。引入該微流體通路的樣本體積較小。例如，盡管樣本的總體積可以在10-200 μ L范圍內(nèi)，但是每次測定它們僅包含約O. I-IOyL0用于樣本流體的反應(yīng)腔(以及樣本腔和溢流腔，如果存在的話)與微管道相比相對較寬，目的是使樣本更容易被觀察到并且可以通過本文所述的適合的設(shè)備測量樣本反應(yīng)導(dǎo)致的變化。微流體設(shè)備通常由塑料制成，而用于制造微流體設(shè)備的基底或基質(zhì)材料厚度優(yōu)選為約l-8mm以在該裝置的使用壽命中保持水分轉(zhuǎn)移量在每Img干試劑O. Olmg所添加的水以下。然而，該裝置通常是通過將所需特征切割或模制到基底(基體)中，然后再在通過它切割或模制所述特征的表面上覆蓋包括相對較薄的膜層或塑料層的覆蓋部分而制成的。該覆蓋部分可以用粘合劑或其它結(jié)合機制附連(attach)，這也可能影響該裝置的性能。通過該覆蓋部分的水分轉(zhuǎn)移可能是顯著的。然而，它不能制得太厚，因為為了暴露通過其引入待測液體樣本的入口端口(或多個端口)可能必須刺穿該覆蓋部分(例如下文針對圖25所述)。因此，該覆蓋部分優(yōu)選足夠薄以易于刺穿，但又足夠牢固以承受處理，同時限制水分喪失或侵入。這類材料的實例包括但不局限于聚丙烯、聚苯乙烯、PET、聚乙烯、聚酯、聚烯烴如環(huán)烯烴共聚物、COC、BCOP或LCP、PCTFE, PVC和多層材料如PCTFE、PVC和CPC與聚酯，聚烯烴或聚酰胺應(yīng)當也是適合的?？梢允褂玫钠渌牧习ň垡蚁┖途埘?，例如Mylar 或SCO。對于大多數(shù)塑料材料，優(yōu)選厚度為約30-600μπι。在使用優(yōu)選的聚丙烯膜時，厚度可以為約150-300 μ m。頂層的水分透過速率應(yīng)當為每天約O. 007-0. 01g/m2，更通常為每天O. 02g/m2或以下。在本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的多種非限制性的實施方案中，樣本腔(當存在時)可以具有在IOyn^lJ 100 μ m |lj IOOOyn^lJ 5mm到IOmm范圍內(nèi)的寬度、在IOyn^lJ100 μ m到1000 μ m到5_范圍內(nèi)的深度和在100 μ m到500 μ m到5_到10mm范圍內(nèi)的長度，反應(yīng)腔可以具有在IOyn^lJ IOOyn^lJ IOOOym到5mm到IOmm范圍內(nèi)的寬度、在IOym到100 μ m到1000 μ m到5_范圍內(nèi)的深度和在100 μ m到500 μ m到5_到10mm范圍內(nèi)的長度，且溢流腔(當存在時)可以具有在10 μ m到100 μ m到1000 μπι到5mm到IOmm范圍內(nèi)的寬度、在10 μ m到100 μ m到1000 μ m至Ij 5mm范圍內(nèi)的深度和在100 μ m到500 μ m到5mm至IjIOmm范圍內(nèi)的長度。入口端口、所述腔和排氣口之間的微管道優(yōu)選具有在ΙΟμπι到IOOym到500 μ m到1000 μ m范圍內(nèi)的寬度，和在IOym到100 μ m到500 μ m到1000 μ m范圍內(nèi)的 深度。反應(yīng)腔優(yōu)選包含1-12個(或更多個)試劑基體，通常10個，例如本文其它部分所述的那些。 樣本腔(當存在時)和/或反應(yīng)腔可以包含設(shè)在其內(nèi)的微結(jié)構(gòu)以在流體樣本移動通過該腔時降低施加在其上的毛細力，由此將該樣本平穩(wěn)且均勻地分布在整個腔內(nèi)并從其中
替換掉空氣。盡管有幾種形成微管道和腔的方式，例如注塑、激光燒蝕、金剛石研磨或壓紋，但優(yōu)選使用注塑法以降低芯片的成本。通常，對芯片的基底部分(基體)進行切割以在該基底部分的上表面或下表面中產(chǎn)生樣本池、溢流腔、反應(yīng)腔和微管道和/或毛細管的微流體通路，然后在根據(jù)需要將試劑基體放置在所述池中之后，在該基底上或任選地在其下附連覆蓋層以覆蓋微流體通路并完成該芯片?？赡苄枰谠摶撞糠趾?或覆蓋層中鉆取或以其它方式設(shè)置用于端口和排氣口的孔以通往微管道。在一種變型中，基底部分(基體)是樣本收集裝置的容器的底部，且微流體通路形成在該底部的下表面或外表面中。在這種變型中，該基體可以由光學(xué)不透明的或反射性的材料制成，覆蓋層可以由光學(xué)透明的材料制成，使得試劑基體可以從容器下方的位置光學(xué)讀取?；撞糠趾透采w層的另一重要特征是其光學(xué)透明度。當試劑對樣本中存在或不存在分析物的響應(yīng)測量為顏色或其強度、或其它波長、或者能量或波長的發(fā)射、吸收、反射或透射的變化時，與測量點相鄰的覆蓋層的區(qū)域應(yīng)當不會干擾該測量。如果透過覆蓋層進行測量時，該覆蓋層應(yīng)當是光學(xué)透明的且該基底部分是光學(xué)不透明的。在優(yōu)選變型中，該覆蓋層是不透明的或反射性的(例如白色)，而透過其進行測量的該裝置的基底是清澈的(透明的)或至少光學(xué)透明的。示例性的光學(xué)透明材料包括玻璃、聚苯乙烯、聚碳酸酯、PET等?；撞糠?、覆蓋層和樣本收集裝置的其余部分可由相同或不同的材料制成，只要該樣本收集裝置內(nèi)的試劑裝置可以被分析儀64讀取即可。本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思中所用的微流體裝置(芯片)通常意于在一次使用之后就丟棄。因此，優(yōu)選它們由盡可能廉價的材料制成，同時與試劑和待分析的樣本相容。在多數(shù)情形中，所述芯片由塑料如聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯或聚氨酯制成，可供選擇地，它們可由硅酸鹽、玻璃、蠟或金屬制成。當不是非常關(guān)注塑料的水分吸收時，優(yōu)選使用的塑料可以包括但不局限于ABS、縮醛類、丙烯酸樹脂、丙烯腈、醋酸纖維素、乙基纖維素、烷基乙烯醇、聚芳醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮、三聚氰胺甲醛、酚醛、聚酰胺(例如尼龍6、尼龍66、尼龍12)、聚酰胺-酰亞胺、聚二環(huán)戊二烯、聚醚-酰亞胺、聚醚砜、聚酰亞胺、聚苯醚類、聚鄰苯二甲酰胺、甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚砜、聚醚砜和乙烯縮甲醛。當關(guān)注水分吸收時，優(yōu)選用于制造芯片的塑料包括但不局限于聚苯乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚丁烯、環(huán)氧樹脂、Teflon 、PET、PTFE和氯-氟乙烯類、聚偏氟乙烯、PE-TFE, PE-CTFE、液晶聚合物、Mylar 、聚酯、LDPE, HDPE、聚甲基戊烯、聚苯硫醚、聚烯烴、PVC和氯化PVC。微流體裝置的微管道通常是親水的，它是針對液體樣本或試劑在固體表面處形成的接觸角定義的。通常，如果接觸角小于90°，那么就認為該表面是親水的，如果接觸角大于90°，那么就認為是疏水的，優(yōu)選地，在通道表面進行等離子體誘導(dǎo)聚合。本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的微流體裝置也可用其它用于控制毛細管壁的表面能的方法來制備，例如涂覆親水或疏水材料、接枝或電暈處理。優(yōu)選調(diào)節(jié)毛細管壁的表面能，即親水性或疏水性的程度，以用于預(yù)期的樣本流體，例如防止沉積在疏水通道的壁上或確保沒有液體遺留在通道中。對于本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思中的大多數(shù)通道，表面通常是親水的，因為液體趨向于潤濕該表面且表面張力使液體在該通道內(nèi)流動。例如，毛細管通道的表面能可以通過已知方法調(diào)節(jié)使得在該通道用以接觸全血時的水接觸角為10° -60°或者在該通道 用以接觸尿液時接觸角為25° -80°?？梢酝ㄟ^毛細管止動阻止或引導(dǎo)液體通過毛細管微管道的運動，顧名思義毛細管止動通過毛細力的改變阻止液體流動通過毛細管。例如，更窄的毛細管寬度可以比更寬的毛細管具有更強的阻止強度，由此使流體移動通過更寬的毛細管優(yōu)先于移動通過更窄的毛細管。優(yōu)選地，在本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思中，通過大氣壓驅(qū)動的毛細力引發(fā)流動，盡管在一些實施方案中，可以通過其它外力如自動或手動驅(qū)動的泵引發(fā)或重新引發(fā)流動。因此盡管在本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的優(yōu)選實施方案中不需要，但在一些情形中在液體流動通過毛細管通道時持續(xù)施加力以利于分析可能是有利的?？梢允褂梦詹牧稀㈧o水壓力、離心力和空氣或液體真空和壓力來克服阻止力。在有或沒有壓差輔助的情況下均可通過毛細力來恢復(fù)流動。優(yōu)選地，盡管所述步驟阻止液體流動，但允許空氣通過，這使得空氣能夠從微流體系統(tǒng)中排出。在止動之前、止動處和止動之后毛細管的親水性對毛細管止動的強度具有影響。使用比毛細管更寬更深的止動，稱作“毛細管突變(jump)”，需要考慮到在該“突變”前后的表面的親水性強度。此外，這種表面親水性強度必須相對于所移動的液體來考慮。如果在該止動處毛細管之間的尺寸變化不足，那么在通往該更寬區(qū)域的入口處液體不會停止。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)液體最終會沿止動壁緩慢移動。即使有適當?shù)男螤钤O(shè)計，仍然需要控制親水性程度以控制液體移動甚至更進一步使得有效停止。在止動處，可能需要施加壓差來克服該止動的作用。通常，所需的壓差是液體的表面張力、它與毛細管的接觸角的余弦值以及毛細管尺寸變化的函數(shù)。即，具有較低表面張力的液體比具有較高表面張力的液體需要更小的力來克服該止動。潤濕親水性毛細管的壁的液體，即它具有低接觸角，比具有更高接觸角的液體需要更小的力來克服或“跳過”該止動。毛細管越小，必須施加的力就越大。該力可以通過任何能夠使該止動之前的壓力比該止動之后的壓力更大的方式來產(chǎn)生。在實踐中，推動液體進入止動之前的端口或者從止動之后的排氣口抽出空氣的活塞可以提供與施加離心力同樣有效的克服該止動的力。
本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的微流體裝置可以采取測量所關(guān)注的分析物的分析步驟所需的多種形式。如本文所述，微流體裝置通常采用連接包含干試劑或液體試劑或調(diào)節(jié)材料的池或腔的毛細管通道系統(tǒng)。分析步驟可以包括使分析物預(yù)反應(yīng)以準備好用于后續(xù)反應(yīng)；除去干擾組分；混合試劑；使細胞溶解；捕獲生物分子；進行酶反應(yīng)或用于結(jié)合事件的培養(yǎng)、著色或沉積或者本文描述或本領(lǐng)域中已知的其它步驟。通常，將樣本在非常短的時間內(nèi)在入口端口引入是有利的，優(yōu)選在1-10秒內(nèi)，更優(yōu)選在O. 5秒-2秒內(nèi)。微流體芯片的通道(微管道)和腔通常充滿空氣。少量樣本(例如O. 1-20 yL)應(yīng)當完全充滿微管道和樣本腔及反應(yīng)腔以確保從該樣本與試劑的相互作用中得到精確的結(jié)果。如果空氣未完全從包含試劑的腔中排出，那么可能僅得到試劑的部分響應(yīng)。因為液體樣本可以幾種方式引入，因此入口端口開口的實際形狀可以變化。并不認為開口的形狀對性能是至關(guān)重要的，因為已發(fā)現(xiàn)幾種形狀都是令人滿意的。例如，它可以 僅為圓形開口，且樣本放入其中?？晒┻x擇地，該開口可以呈錐形以接合存放樣本的移液管、毛細管或出口的相應(yīng)形狀。這類端口可以密閉使得任何物質(zhì)都無法進入該微流體芯片直至該端口與保持樣本流體的裝置如杯子或移液管接合。取決于載體的類型，當使用活塞來迫使樣本進入入口端口時，該樣本可以通過正壓引入?？晒┻x擇地，樣本可以僅放置在入口端口的開口處，并且所使用的毛細管作用和大氣壓抽吸或推動該樣本進入微流體裝置中。然而優(yōu)選過量的樣本不會遺留在表面上，因為可能會發(fā)生交叉污染。而且，在可供選擇的實施方案中，可以將樣本放置在入口端口的開口處，并使用真空將該樣本吸入微流體芯片中。如前所述，當該開口較小時，通道壁和液體表面張力的相互作用產(chǎn)生足夠的毛細力。通常，生物樣本包含水，而入口端口的壁和相關(guān)的通道是親水性的，使得甚至在沒有附加壓力的情形下該樣本也被抽吸到微流體芯片中。然而，應(yīng)當指出在入口端口處的負壓是不適宜的，因為它可能將液體抽出入口腔。應(yīng)當提供在樣本引入過程中防止負壓產(chǎn)生的裝置。為此在本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思中，在該樣本液體之后提供通往大氣的排氣口。樣本入口腔(當存在時)可能不是空的。它可能包含試劑和/或填料。例如，樣本腔可以包含玻璃纖維用于將紅細胞與血漿分離使得它們不會干擾血漿的分析。在樣本腔中可以包括抗凝血劑。如上所述，本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的微流體芯片可以包括一個或多個溢流腔，使得過量的樣本可以轉(zhuǎn)移到其中，以確保足夠量的樣本液體被引入反應(yīng)腔中用于預(yù)期的分析步驟。當排氣口和任何液體出口通道都設(shè)有毛細管止動時這是可能的，從而迫使過量的液體流入溢流池。在樣本由于其顏色和/或小體積而難以看見時，溢流腔可以包含指示劑。通過例如改變顏色，在樣本進入溢流腔時，該指示劑對執(zhí)行分析的人員或機器顯示微流體裝置已經(jīng)充滿。一種這類指示試劑是使用緩沖劑和PH指示劑染料，使得當該指示試劑潤濕時PH值使得該染料的顏色相對其干態(tài)發(fā)生變化。很多這類顏色轉(zhuǎn)變以及還原性化學(xué)物質(zhì)和電化學(xué)信號產(chǎn)生反應(yīng)都是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。微流體裝置的任何一個腔都可以包括用于確保從該微流體腔中驅(qū)除空氣并使液體樣本與已經(jīng)沉積在該腔中的基體上的試劑或調(diào)節(jié)劑均勻接觸的微結(jié)構(gòu)。通常，該試劑是已經(jīng)涂覆在多孔載體上并干燥的液體。均勻分布液體樣本并同時從池中驅(qū)除空氣可以用多種類型的微結(jié)構(gòu)進行。因此，它們也可以用在上述樣本入口腔中。
例如，該微結(jié)構(gòu)可以包括設(shè)置在試劑區(qū)域中的柱陣列使得液體樣本必須以非直線方向從入口端口通過。在液體通過該柱陣列時，不斷迫使它改變方向。在樣本液體涌動通過該柱陣列時，從該試劑區(qū)域中驅(qū)除空氣。如美國專利6，296，126號中所述，各個柱可以包含一個或多個楔形切口，其有利于液體的運動。其它可用類型的微結(jié)構(gòu)包括橫截面形狀可為圓形、星形、三角形、正方形、五邊形、八邊形、六邊形、七邊形、橢圓形、十字形或矩形或其組合的三維柱形狀。也可以使用具有二維形狀的微結(jié)構(gòu)，例如在位于高臺上的試劑之前的斜坡。本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的微流體裝置具有很多應(yīng)用?？梢詫芏嗌飦碓吹牧黧w或經(jīng)流化的流體樣本進行分析，包括但不局限于血液、尿液、膀胱洗液、唾液、痰、脊髓液、小腸液、腹膜內(nèi)液、食物、血液、血漿、血清、囊液、腹水、汗液、淚液、糞便、精液、乳頭抽取液和膿液。血液和尿液是特別關(guān)注的。還包括經(jīng)處理的生物流體，例如乳、果汁、酒、啤酒和烈性酒。也包括非生物來源的或可能被污染的流體，例如水。將待測試流體的樣本置于微流體裝置的入口端口中，隨后進入其反應(yīng)腔(如果存在，經(jīng)過樣本腔)以與試劑反應(yīng)和對其進行分析。本文所分析的生物樣本可以獲自任何生物樣本，包括人體或任何其它哺乳動物、鳥類、魚類、爬行類、兩棲類、昆蟲類、甲殼類、海洋動物、植物、真菌類和微生物。分析 反應(yīng)后的樣本中所關(guān)注的分析物，包括例如蛋白質(zhì)、細胞、小有機分子或金屬。這類蛋白質(zhì)的實例包括但不局限于白蛋白、HbAlc、蛋白酶、蛋白酶抑制劑、CRP、酯酶和BNP。可以分析的細胞包括大腸桿菌(E. coli)、假單胞菌屬(Pseudomonas sp.)、白細胞、紅細胞、幽門螺桿菌(H. pylori)、鏈球菌屬(Streptococcus sp.)、衣原體和單核細胞增多癥病原體?？梢詸z測的金屬包括但不局限于鐵、錳、鈉、鉀、鋰、鈣和鎂。在很多應(yīng)用中，需要測量通過試劑與樣本流體的反應(yīng)產(chǎn)生并且可以通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的分析儀測量或檢測的顏色、光或波長發(fā)射。使用位于芯片內(nèi)的小池中的電極對樣本進行電測量也是可行的。這類分析的實例包括基于電流檢測方法、阻抗檢測方法或電位檢測方法的電化學(xué)信號傳感器。實例包括檢測氧化性化學(xué)物質(zhì)和還原性化學(xué)物質(zhì)以及檢測結(jié)合事件。預(yù)期實際上在本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的微流體裝置中可以使用在生物、化學(xué)或生化分析領(lǐng)域中使用的任何試劑。試劑發(fā)生變化，由此產(chǎn)生的信號的強度、性質(zhì)、頻率或類型與在臨床樣本中測得的分析物的濃度成正比。這些試劑可以包含指示劑染料、金屬、酶、聚合物、抗體、電化學(xué)反應(yīng)性成分和放置在載體(本文也稱作試劑基體)上的各種其它化學(xué)物質(zhì)。通常使用的載體是具有各種樣本攝取和輸送性質(zhì)的紙、膜或聚合物。在使用時，優(yōu)選通過阻止水在整個裝置中遷移的阻擋材料來隔開液體試劑，從而避免通過散發(fā)或蒸發(fā)造成的濃度變化，并阻止水分到達干試劑。在本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思中可以使用任何檢測和測量液體樣本中分析物的方法。用于檢測分析物的各種測定是本領(lǐng)域中公知的，且包括例如酶抑制測定、抗體染色、乳膠凝集和免疫測定(例如放射性免疫測定)。測定生物樣本中蛋白質(zhì)含量的免疫測定通常包括形成抗該蛋白質(zhì)的抗體。術(shù)語“抗體”在本文以最寬的含義使用，且表示例如完整的單克隆抗體、多克隆抗體、多特異性抗體(例如雙特異性抗體)以及顯示出所需生物活性(例如抗原結(jié)合性)的抗體片段。該抗體可以是任何類型或種類(例如IgG、IgE、IgM、IgD和IgA)或子類(例如IgGl、IgG2、IgG3、IgG4、IgAl 和 IgA2)的。包括放射性免疫測定和酶聯(lián)免疫測定在內(nèi)的免疫測定可用于本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的方法中。包括例如競爭和非競爭免疫測定方式、抗原捕獲測定和雙抗體夾心測定在內(nèi)的多種免疫測定方式都可用在本發(fā)明方法中(Self and Cook, Curr. Opin.Biotechnol. 7:60-65 (1996))。酶聯(lián)免疫吸收測定(ELISA)可以用在本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思中。在酶免疫測定的情形中，通常通過戊二醛或高碘酸鹽使酶與第二抗體軛合。然而，容易理解，存在很多種不同的共軛技術(shù)，且這些技術(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員容易得到的。在某些實施方案中，使用化學(xué)發(fā)光檢測方法來檢測和測量分析物。例如，在某些實施方案中，使用分析物特異的抗體來捕獲生物樣本中存在的分析物，并使用對該特異抗體特異的并用化學(xué)發(fā)光標記物標記的抗體來檢測樣本中存在的分析物。在本方法中可以使用任何化學(xué)發(fā)光標記物和檢測系統(tǒng)。可以通過商業(yè)渠道從各種來源得到化學(xué)發(fā)光的二級抗體(secondary antibody)。檢測化學(xué)發(fā)光二級抗體的方法是本領(lǐng)域已知的,在本文中不詳細 論述。熒光檢測也可在本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思中用于檢測分析物?？捎玫臒晒馊玖习ɡ鏒API、突光素、鑭系金屬、Hoechst 33258、R-藻青素、B-藻紅素、R-藻紅素、若丹明、Texas red和麗絲胺。熒光化合物可以化學(xué)偶聯(lián)到抗體上而不改變其結(jié)合力。在用特定波長的光照射活化后，該熒光染料標記的抗體吸收光能，在分子中誘發(fā)激發(fā)性狀態(tài)，然后發(fā)出可用光學(xué)顯微鏡目測檢測到的特征顏色的光。放射性免疫測定(RIA)可以用在本發(fā)明的某些方法中。這類測定是本領(lǐng)域公知的。放射性免疫測定可以用例如125I標記的一級或二級抗體來進行。在優(yōu)選實施方案中，本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的微流體裝置包括用在用于分析其內(nèi)的組分或其狀況的尿液分析中的盤、條或卡，所述成分或狀況例如但不局限于白細胞、亞硝酸鹽、尿膽素原、蛋白質(zhì)、白蛋白、肌氨酸酐、uristatin、草酸I丐、肌紅蛋白、pH值、血液、比重、酮、膽紅素和葡萄糖。該盤、條或卡優(yōu)選包含多個微粒體單元用于分析多個尿樣。該微流體單元可以放射陣列或線性陣列等距分布，且各自優(yōu)選構(gòu)造為接收從尿液容器分配的獨立的樣本?？梢赃M行分離步驟，其中分析物與試劑在第一反應(yīng)腔中反應(yīng)，然后將反應(yīng)后的試劑或樣本導(dǎo)入第二反應(yīng)腔進一步反應(yīng)。此外，可以將試劑再懸浮在第一反應(yīng)腔中并移動到第二反應(yīng)腔中進行反應(yīng)。可以在第一或第二腔中捕獲分析物或試劑，并測定游離試劑VS結(jié)合試劑。游離試劑VS結(jié)合試劑的測定特別適用于多區(qū)(multizone)免疫測定和核酸測定。有多種類型的多區(qū)免疫測定可適用于本裝置。在適用免疫色譜測定的情形中，試劑填料放置在單獨的池中，且由于色譜力不起作用因此不必有物理接觸?？梢蚤_發(fā)用于檢測細菌如革蘭氏陰性菌種(例如大腸桿菌(E. coli)、腸桿菌(Enterobacter)、假單胞菌(Pseudomonas)、克氏桿菌(Klebsiella))和革蘭氏陽性菌種(例如金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、腸球菌(Enterococcus))的免疫測定或DNA測定?？梢蚤_發(fā)用于完成蛋白質(zhì)和肽的panels的免疫測定,所述蛋白質(zhì)或肽例如白蛋白、血紅蛋白、肌肉球蛋白、α-I-微球蛋白、免疫球蛋白、酶、糖蛋白、蛋白酶抑制劑、藥物和細胞因子(參見例如Greenquist 的 1989年 2 月 21 日的美國專利 4，806，311 號“Multizone analytical ElementHaving Labeled Reagent Concentration Zone，，；Liotta 的 1984 年 5 月 I 日的美國專利4，446，232號“Enzyme Immunoassay with Two-Zoned Device Having Bound Antigens，，)。如上所述，首先接收樣本流體的樣本腔(當存在時，例如如圖16中所示)應(yīng)當完全充滿，并將所有空氣驅(qū)除使得在該樣本腔中存在所需量的液體。然而，如果引入多于所需量的液體，那么應(yīng)當將多余的量除去。因此可以在樣本腔(當存在時)和溢流腔之間提供通道。然而，因為樣本腔與微流體通路的反應(yīng)腔相連，因此液體樣本最初優(yōu)先流入反應(yīng)腔而非溢流腔。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果在樣本腔和溢流腔之間提供強力的毛細管止動，并且在該溢流腔和反應(yīng)腔之間存在排氣口，那么液體首先流入反應(yīng)腔，僅在此之后過剩的液體流入溢流腔，此時可以提供目測檢測液體存在的裝置。當反應(yīng)腔充滿時過剩的液體樣本流入溢流腔而不是流過反應(yīng)腔的出口可能是有利的?，F(xiàn)在參照圖14和15A-C，其中顯示了微流體裝置210，其 包括由常規(guī)用于制造微流體“芯片”的材料(例如本文其它部分所述的)制成的基體212?；w212具有上表面214和下表面216。通過注塑或蝕刻在基體212中形成例如微流體通路218，其包括幾個端口、腔和微管道。更特別地，微流體通路218包括樣本入口端口 220，和與第二樣本微管道224流體連通的第一樣本微管道222。樣本入口端口 220與第一樣本微管道222流體連通。第二樣本微管道224從第一樣本微管道222延伸，并經(jīng)由反應(yīng)腔入口 234流體連接到反應(yīng)腔232。
反應(yīng)腔232具有反應(yīng)腔出口 236，其延續(xù)為反應(yīng)腔出口微管道238并連接到排氣口240，使得樣本入口端口 222、反應(yīng)腔232和排氣口 240流體連通。此外，圖15A-C顯示了構(gòu)造為具有覆蓋層248的微流體裝置210，覆蓋層248設(shè)置在基體212的上表面214上。覆蓋層248優(yōu)選由聚合材料或金屬材料制成，并且取決于微流體裝置210預(yù)期使用的具體環(huán)境，它可以是不透明的、半透明的、透明的或反射性的。覆蓋層248優(yōu)選附連、結(jié)合或以其它方式固定到上表面214上，例如通過化學(xué)、熱、粘合、超聲或物理結(jié)合方法。優(yōu)選覆蓋層248的上表面250之上具有粘合材料以用于以下情形，在該情形中期望以例如下文更詳細論述的方式將微流體裝置210連接到流體取樣裝置如尿液容器。一旦流體樣本(例如血液或尿液或可以依照本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思分析的任何其它流體)進入樣本入口端口 220，它經(jīng)由第一樣本微管道222和第二樣本微管道224進入反應(yīng)腔232。該流體樣本沿著使得該流體流入反應(yīng)腔232的方向單向流動。因此，在一種實施方案中，微流體通路218設(shè)計為使得各微管道222、224和238包括毛細管止動，該毛細管止動依照所需的流體樣本單向流動發(fā)揮作用。特別地，在一種實施方案中，微管道238可以包括比流入反應(yīng)腔232的微管道222和224的毛細管止動更強力的毛細管止動，從而使得流體優(yōu)先從樣本入口端口 220流入反應(yīng)腔232并完全充滿反應(yīng)腔232然后再流入微管道238。相反，期望空氣在流體流動未受實質(zhì)影響之前移動通過微流體通路218，使得當流體樣本經(jīng)過它從樣本入口端口 220流到反應(yīng)腔232時，微流體通路218內(nèi)的空氣可以通過排氣口 240從其中排出。現(xiàn)在參照圖16和17A-C，其中顯示了微流體裝置310，其包括由本文其它部分所述的常規(guī)用于制造微流體“芯片”的材料制成的基體312。基體312具有上表面314和下表面316。通過注塑或蝕刻在基體312中形成例如微流體通路318，其包括幾個端口、腔和微管道，它們憑借環(huán)路構(gòu)造彼此流體連通。更特別地，微流體通路518包括樣本入口端口 320、樣本腔入口微管道322、樣本腔324、樣本腔入口 326和樣本腔出口 328。樣本入口端口 320與樣本腔324經(jīng)由樣本腔入口微管道322流體連通。微流體通路318進一步包括樣本腔出口微管道330，其從樣本腔出口 328延伸并將樣本腔324經(jīng)由反應(yīng)腔入口 334流體連接到反應(yīng)腔332。反應(yīng)腔332具有反應(yīng)腔出口 336，其延續(xù)為反應(yīng)腔出口微管道338并連接到排氣口340，排氣口 340經(jīng)由溢流腔-排氣口微管道344連接到溢流腔342，使得樣本腔332、排氣口 340和溢流腔342流體連通。最后，溢流腔342和樣本腔324由樣本腔-溢流腔微管道346連接，使得溢流腔342和樣本腔324流體連通。綜上，可以看到微流體通路318包括環(huán)路使得各腔和微管道流體連通。此外，圖17A-C顯示了構(gòu)造為具有覆蓋層348的微流體裝置310，覆蓋層348設(shè)置在基體312的上表面314上。覆蓋層348優(yōu)選以如上所述的方式構(gòu)造，且優(yōu)選附連、結(jié)合或以其它方式固定到上表面314上，例如通過化學(xué)、熱、粘合或物理結(jié)合方法。優(yōu)選覆蓋層348的上表面350之上具有粘合材料以用于以下情形，在該情形中期望以例如下文更詳細論述的方式將微流體裝置310連接到流體取樣裝置如尿液容器。一旦流體樣本(例如血液或尿液或可以依照本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思分析
的任何其它流體)進入樣本入口端口 320并經(jīng)由樣本腔入口微管道322進入樣本腔324，樣本腔324中的流體樣本優(yōu)選沿使得該流體首先流入反應(yīng)腔332而不是流入溢流腔342的方向單向流動。因此，在一種實施方案中，微流體通路318設(shè)計為使得各微管道322、330、338、344和346包括毛細管止動，該毛細管止動依照所需的流體樣本流動發(fā)揮作用。例如，在樣本腔324和溢流腔342之間的微管道346可以包括比樣本腔324和反應(yīng)腔332之間的微管道330的毛細管止動更強力的毛細管止動，使得流體優(yōu)先從樣本腔324流入反應(yīng)腔332而不是流入溢流腔342。因此在一種實施方案中，期望微管道322、330、338和344內(nèi)的樣本流體的流動相對于樣本腔324和溢流腔342之間的微管道346中的流體流動而言通常不受阻止?？晒┻x擇地，可能期望微管道346的毛細管止動比微管道330的毛細管止動更強力但弱于微管道338和344的毛細管止動，使得當反應(yīng)腔332充滿時流體樣本的流動優(yōu)先朝溢流腔342的方向，使得通過出口 336流出反應(yīng)腔332的流體樣本流最小化，以降低由于反應(yīng)腔332內(nèi)的流體樣本的可能的稀釋造成的反應(yīng)腔332發(fā)出的“信號”的稀釋。相反，期望空氣在流體流動未受實質(zhì)影響之前移動通過微流體通路318，使得當流體樣本經(jīng)過它從樣本腔324流到反應(yīng)腔332時，微流體通路318內(nèi)的空氣可以通過排氣口 340從其中驅(qū)除。圖18和19A-D中顯示了本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的微流體裝置的可供選擇的實施方案，它在其中由附圖標記310a表示。微流體裝置310a以類似于以對微流體裝置310所述的方式構(gòu)造。微流體裝置310a包括基體312a，其具有上表面314a和下表面316a。以本文其它部分所述的方式在基體312a中形成微流體通路318a，其包括樣本入口端口 320a、樣本腔入口微管道322a、樣本腔324a、樣本腔入口 326a和樣本腔出口 328a。樣本入口端口 320a經(jīng)由樣本腔入口微管道322a與樣本腔324a流體連通。微流體通路318a進一步包括樣本腔出口微管道330a，其從樣本腔出口 328a延伸并使樣本腔324a經(jīng)由反應(yīng)腔入口 334a與多個反應(yīng)腔332a中的每一個連接。反應(yīng)腔332a具有反應(yīng)腔出口 336a，其合并延續(xù)為反應(yīng)腔出口微管道338a，它經(jīng)由排氣微管道341a連接到排氣口 340a，并經(jīng)由反應(yīng)腔-溢流腔微管道339a連接到溢流腔342a，使得反應(yīng)腔332a、排氣口 340a和溢流腔342a流體連通。最后，溢流腔342a和樣本腔324a由樣本腔-溢流腔微管道346a連接，使得溢流腔342a和樣本腔324a流體連通。綜上，可以看到微流體通路318a包括環(huán)路，其中相鄰的腔和微管道彼此流體連通。此外，微流體裝置310a任選地構(gòu)造為具有覆蓋層(未示出)，其可以如以上對微流體裝置310的覆蓋層348所示的方式構(gòu)造，并且與覆蓋層348類似，它可以具有粘性上表面，用于以與本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思一致的方式連接到取樣裝置。如對于微流體裝置310，微流體裝置310a中的流體樣本優(yōu)選沿使得流體首先從樣本腔324a流入反應(yīng)腔332a而不是流入溢流腔342a的方向流動。因此，在一種實施方案中，微流體通路318a設(shè)計為使得各微管道322a、330a、338a、339a、341a和346a包括毛細管止動，該毛細管止動依照所需的流體樣本流動方向發(fā)揮作用。例如，在樣本腔324a和溢流腔342a之間的微管道346a可以包括比樣本腔324a和反應(yīng)腔332a之間的微管道330a的毛細管止動更強力的毛細管止動，使得流體優(yōu)先流入反應(yīng)腔332a而不是流入溢流腔342a。因此，期望微管道322a、330a、338a、339a和341a內(nèi)的樣本流體的流動相對于樣本腔324a和溢流腔342a之間的微管道346a中的流體流動而言通常不受阻止?？晒┻x擇地，可能期望微管道346a的毛細管止動比微管道330a的毛細管止動更強力但弱于微管道338a和339a的毛細管止動，使得當反應(yīng)腔332a充滿時流體樣本的流動優(yōu)先朝溢流腔342a的方向，使得 通過出口 336a從反應(yīng)腔332a流出的流體樣本最小化，以降低由于反應(yīng)腔332a內(nèi)的流體樣本的可能的稀釋造成的反應(yīng)腔332a發(fā)出的“信號”的稀釋。相反，期望空氣在流體流動未受實質(zhì)影響之前移動通過微流體通路318a，使得當流體樣本經(jīng)過它從樣本腔324a流到反應(yīng)腔332a時，微流體通路318a內(nèi)的空氣可以通過排氣口 340a從其中驅(qū)除。此外，本文預(yù)期本文描述、實現(xiàn)或支持的任何微流體裝置(例如圖14-19D中所示的那些)可構(gòu)件成類似于圖14或15A-C中所示的那些或其改進的構(gòu)造，其中它們構(gòu)造為沒有樣本腔和/或溢流腔，和/或其中它們構(gòu)造成環(huán)路構(gòu)造(例如在圖16中)或非環(huán)路(非連續(xù))路徑(例如在圖14中)。此外，對于本文預(yù)期的任何微流體裝置，所有或部分微管道可以包括設(shè)計為用作毛細管止動的構(gòu)造。此外，本發(fā)明的微流體通路的腔、微管道和通道的布置和幾何形狀可以與本文所示的那些不同，本文所示的那些僅意圖作為示例性的而非限制性的。圖20中顯示了反應(yīng)腔332的一種實施方案(可以認為是本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的任何反應(yīng)腔的代表)，其具有置于其內(nèi)的試劑基體360。試劑基體360優(yōu)選具有設(shè)置在其上或其內(nèi)的干試劑或濕試劑，該試劑用于與流體樣本的組分反應(yīng)以測定其中分析物的存在和/或含量。圖2IA-C中顯示了位于反應(yīng)腔332內(nèi)的試劑基體360可具有的三種構(gòu)造。在圖21A中，試劑基體360具有的尺寸使它與反應(yīng)腔332的頂部和側(cè)壁都不接觸。在圖21B中，試劑基體360具有的尺寸使其上表面接觸反應(yīng)腔的頂部但不接觸其側(cè)壁。在圖2IC中，試劑基體360具有的尺寸使其側(cè)表面接觸反應(yīng)腔332的側(cè)壁但不接觸反應(yīng)腔332的頂部。在可供選擇的實施方案中(未示出)，反應(yīng)基體360可以基本上充滿反應(yīng)腔332。圖22中顯示了反應(yīng)腔332的實施方案(可以認為是本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的任何反應(yīng)腔的代表)，其包括微流體芯片364，微流體芯片364包括通過微管道以流體連通方式連接的多個池366，所述微管道與反應(yīng)腔入口 230和反應(yīng)腔出口 334對齊。試劑基體368設(shè)置在池366內(nèi)。圖23顯示了反應(yīng)腔332的實施方案(可以認為是本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的任何反應(yīng)腔的代表)，其包括多個獨立的試劑基體370。試劑基體370可以置于具有圖21A-C中所示構(gòu)造中的任何一種或其組合或者任何其它適合構(gòu)造的反應(yīng)腔332內(nèi)。圖24中顯示了反應(yīng)腔332的實施方案(可以認為是本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的任何反應(yīng)腔的代表)，其包括獨立的第一反應(yīng)腔333a和獨立的第二反應(yīng)腔333b，兩者通過微管道335連接。反應(yīng)腔333a和333b各自可以包括如例如圖20-23中所示的試劑基體或反應(yīng)池。本文預(yù)期了具有多于兩個互連反應(yīng)腔的，例如3、4、5、6、7、8、9、10或更多個反應(yīng)腔的，本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的其它實施方案。圖25顯示了本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的微流體裝置的可供選擇的實施方案，在其中由通用附圖標記400表示。微流體裝置400包括基體402，基體402包括與構(gòu)造上述微流體裝置所用材料相同的材料，例如透明塑料?；w402具有 盤狀形狀，并構(gòu)造為具有多個微流體單元404，各微流體單元包括多個腔、微管道和端口或排氣口，它們一起構(gòu)成了微流體通路606。各微流體單元404與微流體單元404之間彼此獨立作用。微流體單元404在基體402內(nèi)以陣列方式放射狀排列。在微流體裝置400中顯示了八個微流體單元404，但應(yīng)當理解可以在基體402內(nèi)形成任意數(shù)量的微流體單元404，例如可以在基體402中引入1-60個或甚至更多個這類單元404，如果基體402的尺寸足以容納它們。所示的微流體單元404具有類似于圖16的微流體裝置310的微流體通路318的微流體通路。然而，應(yīng)當理解可以使用本文所述或所預(yù)期的依照本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思工作的任何微流體通路來構(gòu)造微流體裝置400。微流體裝置400構(gòu)造為適于放置在液體收集容器的底面上、附連到其上或與其接合。微流體裝置400可具有用于將微流體裝置400校準安置在液體收集容器或其它樣本容器的下表面上的多個指引裝置408，例如校準凹陷、孔、柱、缺口或光學(xué)可讀的標志，或者校準領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的其它任何裝置。微流體裝置400也可具有從其上延伸出的延伸部410，它用于使用戶能夠握住裝置400，或者用于幫助該裝置在取樣裝置上的位置移動，例如通過旋轉(zhuǎn)。如上面對本文其它部分所述的微流體裝置所述的那樣，微流體裝置400可以具有設(shè)置在其上的覆蓋層(未示出)，該覆蓋層以與針對覆蓋層描述的相同的方式工作(例如用于粘合到液體容器上)。微流體裝置400顯示為具有盤狀形狀，然而應(yīng)當理解本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的微流體裝置的形狀包括但不局限于圓形、正方形、矩形、不規(guī)則形狀、橢圓形、星形或者可使其中的微流體通路依照本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思發(fā)揮作用的任何其它幾何形狀。例如，圖26中顯示了本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的另一實施方案，其包括由通用附圖標記420表示的微流體裝置。微流體裝置420包括基體422，基體422包括與用于構(gòu)造本文其它部分所述的微流體裝置的材料相同的材料，例如透明塑料?；w422具有矩形形狀，且構(gòu)造為具有多個微流體單元424，各微流體單元包括多個腔、微管道和端口或排氣口，它們一起構(gòu)成了微流體通路426。各微流體單元424與微流體單元424彼此獨立作用。微流體單元424在基體422內(nèi)以陣列方式線性排列。在微流體裝置420中顯示了 6個微流體單元424，但應(yīng)當理解可以在基體422內(nèi)形成任意數(shù)量的微流體單元424，例如可以在基體422中引入1-60個或甚至更多個這類單元424，如果基體422的尺寸足以容納它們。所示的微流體單元424具有類似于圖16的微粒體裝置310的微流體通路318的微流體通路。然而，應(yīng)當理解可以將微流體裝置420構(gòu)造為具有本文所述或所預(yù)期的依照本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思工作的任何微流體通路。微流體裝置420構(gòu)造為適于放置在液體收集容器的側(cè)面或底面上、附連到其上或與其接合。微流體裝置420可具有用于將微流體裝置420校準安置在尿杯或其它樣本容器的下表面上的多個指引裝置428，例如校準凹陷、孔、柱、缺口或光學(xué)可讀的標志或本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的其它任何裝置。微流體裝置420也可具有從其上延伸出的延伸部430，它用于使用戶能夠握住裝置420，或者用于例如通過拉、推或者拖動取樣裝置來幫助所述裝置的位置移動。如上文對本文其它部分所述的微流體裝置所述的那樣，微流體裝置420可具有設(shè)置在其上的覆蓋層(未示出)，該覆蓋層以與針對覆蓋層所描述的相同的方式工作(例如用于粘合到液體容器上)。微流體裝置420顯示為具有矩形形狀，然而應(yīng)當理解本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的微流體裝置的形狀包括但不局限于圓形、正方形、矩形、不規(guī)則形狀、橢圓形、星形，或者可使其中的微流體通路或多個通路依照本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思工作的任何其它的對稱或不對稱的幾何形狀。此外，本文其它部分所述的任何微流體裝置在其上均可包括光學(xué)可讀的或機器可讀的標志，例如條形碼，如微流體裝置420上的標志432所示。如本文其它部分所論述地，本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的微流體裝置210(或本文預(yù)期的任何其它微流體裝置)特別適用于分析尿液樣本。圖27-28顯示了樣本收集裝置500，其包括具有側(cè)壁504、收集空間506和底部508的容器502。底部508具有上表面 510和下表面512。優(yōu)選在容器502上設(shè)置蓋子514以密封內(nèi)部空間506并提供密封裝置以密封空氣毛細管520。容器502的底部508具有用作樣本出口 516的第一通孔和用作排氣口 518的第二通孔，排氣口 518以流體連通的方式連接到空氣毛細管520，當從容器502上取下蓋子514 (或其它密封裝置如塑料膜)時空氣毛細管520與大氣流體連通，并且在來自患者或研究對象的樣本放置在該容器內(nèi)時空氣毛細管520可以保持與大氣流體連通。蓋子514形成覆蓋空氣毛細管520的遠端521的可移除的密封裝置，然而，其它形式的可移除密封裝置也可以使用，例如膠帶。該密封裝置的移除使得空氣可以流動通過空氣毛細管520，使得樣本能夠進入如下所述的樣本出口 516。該密封裝置可以由患者或者醫(yī)院或?qū)嶒炇胰藛T移除。微流體裝置522連接到容器502底部508的下表面512，微流體裝置522包括依照本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思構(gòu)造的微流體通路524。如圖28中所示，容器502用于收集尿樣526。尿液沿方向528通過樣本出口 516進入微流體通路524中，空氣通過排氣口518和空氣毛細管520經(jīng)空氣出口 530排出。在尿樣526與微流體裝置522內(nèi)的試劑反應(yīng)之后，可以使用分析儀64檢測和/或測量由如本文其它部分所述的微流體裝置522發(fā)出的信號。在本文任何位置使用時，術(shù)語“空氣毛細管”也可以稱為“空氣管道”或“氣體管道”，并且可以是非“毛細管”的構(gòu)造，例如它可以具有比其深度更大的寬度。空氣毛細管520的遠端521位于待由容器502收集的樣本526的預(yù)期水平面之上。在圖27和28中所示的實例中，空氣毛細管的遠端521位于側(cè)壁504上端附近。然而，取決于容器502的尺寸和樣本526的預(yù)期水平面，遠端521的位置可以變化。例如，遠端521的位置可以高于側(cè)壁504高度的1/2。在圖27和28的樣本收集裝置500中，微流體裝置522已連接到容器502。然而，在圖29和30所示的另一實施方案中，提供了容器和微流體裝置未預(yù)附連的樣本收集裝置。在圖29中，樣本收集裝置600包括具有側(cè)壁604、收集空間606和底部608的容器602。底部608具有上表面610和下表面612。容器602也優(yōu)選具有蓋子615 (或膜覆蓋層)以密封其收集空間606。在下表面612上設(shè)置有密封層614以覆蓋樣本出口 616、排氣口 618和在底部608中包括通孔的空氣毛細管620，直至需要使用容器602時，此時移除密封層514并將具有微流體通路624的微流體裝置622附連于其上?？晒┻x擇地，微流體裝置622可以在微流體裝置622的上表面上具有可移除的覆蓋物、蓋子或密封層(未示出)，在其應(yīng)用到容器602的底部608之前將其移除。在圖30中，樣本收集裝置600a包括具有壁604a、收集空間606a和底部608a的容器602a。底部608a具有上表面610a和下表面612a。蓋子615a (或膜覆蓋層)優(yōu)選覆蓋收集空間606a。樣本出口 616a和排氣口 618a包括穿過底部608a的通孔?？諝饷毠?20a連接到排氣口 618a，且當蓋子615a或其它密封裝置移除時與大氣流體連通。在需要將具有微流體通路624a的微流體裝置622a附連到容器602a上時，使用具有多個刺釘630各刺釘優(yōu)選具有通孔632的穿刺裝置628刺穿微流體裝置622a的上表面上的覆蓋層626以打開其內(nèi)的入口端口和排氣口，而后再將微流體裝置622a附連到容器602a的下表面612a上與其樣本出口 616a和排氣口 618a對齊。穿刺裝置628可以連接定位在下表面612a和微流體裝置622a的覆蓋層626之間，使得容器602a中的樣本和裝置622a中的空氣流動通過通孔632。在容器602a的下表面612a在其上具有覆蓋層或密封層的情形下，可能需要穿刺裝 置628在上表面634上具有額外的刺針636 (虛線顯示)，其與刺針630流體連通用于刺穿容器602a下表面612a上的覆蓋層。用于在覆蓋層626上穿孔的其它方式對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是顯而易見的?？晒┻x擇地，可能需要通過簡單地除去覆蓋層626而不是刺穿它并將未覆蓋的微流體裝置622a附連到容器602a上來暴露微流體通路624a。可供選擇地，可以將刺刺裝置結(jié)合到容器602a的底部608a中，從而無需單獨的穿刺裝置628。圖31-32顯示了在可供選擇的實施方案中本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的樣本容器，并由通用附圖標記640表示。容器640的結(jié)構(gòu)與容器502和602類似，具有空氣毛細管642、樣本出口 644和排氣口 646。容器640進一步包括微流體裝置軌道648，它可以支撐其內(nèi)具有一個或多個微流體單元652的微流體裝置650。微流體裝置650可以是本文預(yù)期的任何微流體裝置或微流體芯片，其各自包括至少一個具有微流體通路的微流體單元。在本實施方案中，微流體裝置650插入軌道648中，其中微流體單元652與容器640的樣本出口 644和排氣口 646對齊，使得微流體單元652與容器640在操作中流體連通用于將液體樣本供給微流體裝置650。在將流體樣本供給微流體裝置650的第一微流體單元652之后，可以將微流體裝置6450移動到第二操作位置以使得樣本出口 644和排氣口 646與第二微流體單元652對齊并與其流體連通。該過程可以重復(fù)，直至微流體裝置650的所有或一部分微流體單元652被用戶所用。然后可以在軌道648內(nèi)就地對微流體裝置650進行分析，或者可以將其從中取出以依照本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思進行分析。本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的樣本容器可以包括與內(nèi)套筒集成或可與其分開的外套筒。該容器可以進一步包括把手。該收集容器中的空氣毛細管優(yōu)選密封直至用戶或患者使用它為止。例如，可以用在整個杯子上的蓋子或覆蓋物密封該空氣毛細管，或者可以用僅覆蓋該毛細管的暴露上端的密封裝置如可移除的覆蓋物、膜、塞子或擋塊對其密封。依照本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思還預(yù)期了本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的微流體裝置可以放置在樣本容器的側(cè)壁上而非底面上。例如，可以在該側(cè)壁上設(shè)置樣本出口通孔和排氣口通孔，且微流體裝置附連到該側(cè)壁的外表面上，使得微流體裝置的樣本入口端口對齊該樣本容器的樣本出口并與其以及其中的流體樣本流體連通,并使得微流體裝置的排氣口與該樣本容器的排氣口和空氣毛細管對齊并流體連通。可供選擇地，微流體裝置可以附連到樣本容器的側(cè)壁或底面的內(nèi)表面上，只要存在能夠使流體樣本進入該微流體裝置、及讀取試劑的裝置即可，并優(yōu)選還存在用于從中排出空氣的裝置。盡管已經(jīng)參照某些示例性的實施方案及其實施方式詳細描述了本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思及其優(yōu)點，但是應(yīng)當理解在不脫離所附權(quán)利要求限定的本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的精髓和范圍的情形下可以對本文描述的本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思進行各種改變、替代、變更、改進和提高。而且，本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的范圍不意于限制到說明書中描述的工藝、組合、制品、物質(zhì)組成、裝置、方法和步驟。因為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易從本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思的公開內(nèi)容中理解到，依照本文公開的本文公開并要求保護的發(fā)明構(gòu)思，目前存在或以后開發(fā)的與本文描述的相應(yīng)實施方案執(zhí)行基本相同的功能或?qū)崿F(xiàn)基本相同的結(jié)果的很多等同工藝、組合、制品、物質(zhì)組成、裝置、方法 或步驟均可以使用。因此，所附權(quán)利要求意于將所有這些等同工藝、組合、制品、物質(zhì)組成、裝置、方法或步驟都包括在其范圍內(nèi)。此外，本文引用的各參考文獻、專利或出版物都通過引用方式明確地整體并入本文。
權(quán)利要求
1.用于樣本收集裝置的成套設(shè)備，包括 樣本容器，其具有側(cè)壁、內(nèi)部空間、樣本出口和空氣管道；和 微流體裝置，其可附連到該樣本容器且具有至少一個微流體通路，其中當該微流體裝置附連到樣本容器時，該微流體通路與樣本容器的樣本出口和空氣管道流體連通，且該微流體通路具有用于接收來自樣本容器的流體樣本的反應(yīng)腔。
2.權(quán)利要求I的成套設(shè)備，其中 所述樣本容器包括側(cè)壁和具有第一和第二通孔的底部，其中第一通孔形成所述樣本出口 ；且第二通孔與所述空氣管道流體連通，該空氣管道從樣本容器的底部向上延伸使得當?shù)米曰颊叩臉颖局萌霕颖救萜髦袝r該空氣管道適于與空氣連通；和 所述反應(yīng)腔包含至少一個基體，該基體包括用于與流體樣本的組分反應(yīng)的試劑。
3.權(quán)利要求2的成套設(shè)備，進一步包括覆蓋所述空氣管道的遠端的可移除的密封裝置。
4.權(quán)利要求2的成套設(shè)備，其中所述微流體裝置附連到樣本容器底部的外表面的位置使得該微流體裝置的至少一個微流體通路的入口端口與樣本容器的樣本出口對齊且該微流體裝置的微流體通路的排氣口與樣本容器的排氣口和空氣管道對齊并流體連通。
5.權(quán)利要求I的成套設(shè)備，其中所述微流體裝置的微流體通路包括與所述入口端口和所述反應(yīng)腔流體連通的樣本腔。
6.權(quán)利要求I的成套設(shè)備，其中所述微流體裝置的流體回路包括與所述反應(yīng)腔流體連通的用于容納過量的流體樣本的溢流腔。
7.權(quán)利要求I的成套設(shè)備，其中所述微流體裝置包括單一的微流體通路。
8.權(quán)利要求I的成套設(shè)備，其中所述微流體裝置包括多個微流體通路。
9.權(quán)利要求I的成套設(shè)備，其中所述微流體裝置的反應(yīng)腔包括多個用于與流體樣本反應(yīng)的試劑基體。
10.權(quán)利要求I的成套設(shè)備，其中所述微流體裝置的反應(yīng)腔包括多個分開的隔間，各隔間能夠從其中接收一部分流體樣本。
11.權(quán)利要求I的成套設(shè)備，其中所述微流體裝置的反應(yīng)腔包括置于多孔基體上的試劑。
12.權(quán)利要求I的成套設(shè)備，其中置于多孔基體上的試劑是干試劑。
13.權(quán)利要求I的成套設(shè)備，其中置于多孔基體上的試劑是液體試劑。
14.樣本收集裝置，包括形成操作接合的權(quán)利要求I的樣本容器和微流體裝置。
15.形成樣本收集裝置的方法，其包括 接收權(quán)利要求I的成套設(shè)備； 將該成套設(shè)備的微流體裝置附連到樣本容器上以形成該樣本收集裝置。
16.用于分析生物樣本的成套設(shè)備，其包括 樣本收集裝置，其包括容器，其限定了適于收集并保持直接來自患者的樣本的收集空間，該容器具有底部；和試劑裝置，其位于臨近該容器底部的位置并與該收集空間連通以接收一部分樣本；和便攜式讀取裝置，其包括(I)計算機可讀介質(zhì)，其存儲標識患者和樣本中至少一者的代碼；(2)分析儀和(3)信號收發(fā)器，該便攜式讀取裝置配置為與樣本收集裝置的容器匹配以將分析儀置于該容器底部之下，其中當便攜式讀取裝置與容器匹配并啟動讀取周期時，所述分析儀分析所述試劑裝置以產(chǎn)生指示對試劑裝置的分析的數(shù)據(jù)，所述信號收發(fā)器輸出所述代碼和指示所述試劑裝置的數(shù)據(jù)。
17.權(quán)利要求16的成套設(shè)備，其中所述便攜式讀取裝置包括執(zhí)行器系統(tǒng)，其適于與所述容器通信用于檢測和輸出指示樣本進入所述容器的數(shù)據(jù)。
18.權(quán)利要求17的成套設(shè)備，進一步包括至少一個處理器，其適于接收指示樣本進入所述容器的數(shù)據(jù)并自動啟動用于分析所述試劑裝置的讀取周期。
19.權(quán)利要求16的成套設(shè)備，其中所述容器還限定了臨近所述底部的反應(yīng)腔，所述收集空間與該反應(yīng)腔具有至少100:1的體積比，所述容器配置為在收集空間和反應(yīng)腔之間建立流體連通。
20.權(quán)利要求19的成套設(shè)備，其中所述試劑裝置置于所述反應(yīng)腔內(nèi)并且在所述容器底部的一部分上延伸，從而可從位于所述容器下方的位置光學(xué)讀取。
21.用于自動分析借助樣本收集裝置從患者處收集到的樣本的便攜式讀取裝置，該樣本收集裝置具有限定了至少75mL的收集空間的容器和臨近該容器的底部設(shè)置的試劑裝置，所述便攜式讀取裝置包括 計算機可讀介質(zhì)，其用標識患者和樣本中至少一者的代碼初始化； 分析儀，其適于從位于所述容器底部下方的位置分析所述試劑裝置；和 信號收發(fā)器，其適于輸出所述代碼和指示對所述試劑裝置的分析的數(shù)據(jù)。
22.權(quán)利要求21的便攜式讀取裝置，進一步包括適于與所述樣本收集裝置匹配以使所述分析儀與所述試劑裝置對齊的外殼。
23.權(quán)利要求21的便攜式讀取裝置，其中所述便攜式讀取裝置進一步包括執(zhí)行器系統(tǒng)，其適于與所述樣本收集裝置通信用于檢測和輸出指示樣本進入所述樣本收集裝置的容器的數(shù)據(jù)；和至少一個處理器，其適于接收該指示樣本進入所述容器的數(shù)據(jù)并自動啟動用于分析所述試劑裝置的讀取周期。
24.分析來自患者的樣本的方法，其包括以下步驟 用標識患者和樣本中至少一者的代碼對便攜式讀取裝置進行初始化； 通過該便攜式讀取裝置檢測來自患者的樣本到樣本收集裝置的容器中的收集； 實時分析該樣本收集裝置的試劑裝置以產(chǎn)生指示該試劑裝置和樣本之間的反應(yīng)的數(shù)據(jù)；和 將該數(shù)據(jù)和標識患者和樣本中至少一者的所述代碼傳送到所述便攜式讀取裝置外部的基于計算機的裝置。
25.用于收集、分析來自患者的樣本并將其制表的方法，其包括以下步驟 用標識患者和樣本中至少一者的代碼對便攜式讀取裝置進行初始化； 通過將該便攜式讀取裝置連接到患者收集裝置來形成組合裝置； 將該組合裝置提供給患者用于收集樣本，其中一旦收集完成，則所述樣本與樣本收集裝置的試劑裝置反應(yīng)，并且所述便攜式讀取裝置自動收集指示該反應(yīng)的數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)制表錄入醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫；和 從患者處得到所述便攜式讀取裝置。
26.用于進行尿液分析的成套設(shè)備，其包括樣本收集裝置，其包括 容器，其限定了適于收集和保持直接來自患者的尿液的收集空間；和 試劑裝置，它與該收集空間連通以接收一部分所述尿液； 便攜式讀取裝置，其包括適于從位于所述容器下方的位置光學(xué)讀取所述試劑裝置的分析儀，該便攜式讀取裝置包括信號收發(fā)器，其適于輸出(I)指示患者和樣本中至少一者的獨特代碼和(2)指示對所述試劑裝置的分析的原始數(shù)據(jù)；和 主系統(tǒng)，其適于運行醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫并將該獨特代碼和可讀的結(jié)果存儲到該醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫中，其中所述可讀的結(jié)果指示對所述試劑裝置的分析。
27.權(quán)利要求26的成套設(shè)備，其中所述便攜式讀取裝置適于與所述樣本收集裝置匹配。
28.權(quán)利要求26的成套設(shè)備，其中所述便攜式讀取裝置包括執(zhí)行器系統(tǒng)，其適于與所述容器通信用于檢測和輸出指示樣本進入所述容器的數(shù)據(jù)。
29.權(quán)利要求28的成套設(shè)備，進一步包括至少一個處理器，其適于接收指示樣本進入所述容器的數(shù)據(jù)并自動啟動用于分析所述試劑裝置的讀取周期。
30.權(quán)利要求26的成套設(shè)備，進一步包括用戶裝置，其適于接收所述原始數(shù)據(jù)，將該原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為所述可讀的結(jié)果，并將該可讀的結(jié)果上傳到所述主系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫。
31.權(quán)利要求30的成套設(shè)備，進一步包括基站，其適于向所述用戶裝置提供計算機可執(zhí)行的指令以有助于該用戶裝置將所述原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為所述可讀的結(jié)果的能力。
32.權(quán)利要求26的成套設(shè)備，其中所述主系統(tǒng)接收所述原始數(shù)據(jù)并將該原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為所述可讀的結(jié)果。
33.用于分析和記錄數(shù)據(jù)的成套設(shè)備，該數(shù)據(jù)指示對容器內(nèi)的生物樣本的分析，該容器具有臨近該容器的底部設(shè)置的試劑裝置，所述成套設(shè)備包括 便攜式讀取裝置，其包括(I)存儲標識患者和樣本中至少一者的代碼的計算機可讀介質(zhì)，(2)分析儀和(3)信號收發(fā)器，該便攜式讀取裝置具有適于從位于所述容器底部下方的位置讀取所述試劑裝置的分析儀，其中當讀取周期啟動時，該分析儀分析所述試劑裝置以產(chǎn)生指示對所述試劑裝置的分析的數(shù)據(jù)，且所述信號收發(fā)器輸出所述代碼和該指示所述試劑裝置的數(shù)據(jù)；和 主系統(tǒng)，其運行醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫，該醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫接收和存儲所述代碼和指示對所述試劑裝置的分析的數(shù)據(jù)。
34.樣本收集裝置，其包括 具有底部的容器，其限定了適于接收和保持直接來自患者的樣本的收集空間，該容器還限定了臨近所述底部的反應(yīng)腔，其中所述收集空間與該反應(yīng)腔具有至少100:1的體積比，所述容器配置為在收集空間和反應(yīng)腔之間建立流體連通；和 試劑裝置，其置于所述反應(yīng)腔內(nèi)并在所述容器底部的一部分上延伸，從而可從位于所述容器下方的位置光學(xué)讀取。
35.權(quán)利要求34的樣本收集裝置，其中所述容器進一步包括空氣管道和側(cè)壁，該空氣管道流體連接到所述反應(yīng)腔并從所述容器的底部沿所述側(cè)壁向上延伸。
全文摘要
一種樣本收集裝置，具有樣本容器和具有一個或多個微流體通路的微流體裝置，該系統(tǒng)用于分析生物樣本。該微流體裝置具有樣本入口端口、與該入口端口和反應(yīng)腔連通的微管道。該反應(yīng)腔通過另一微管道連接到排氣口。空氣可以通過該微流體通路的排氣口經(jīng)由樣本容器中的排氣口從該微流體通路中排出。
文檔編號C12M1/34GK102844425SQ201180020818
公開日2012年12月26日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者M.J.普吉亞, G.P.潘比安科, H.盧 申請人:西門子醫(yī)療保健診斷公司