本發(fā)明涉及用于生物樣品的分析測試裝置，尤其涉及用于執(zhí)行生物樣品的測量的旋轉(zhuǎn)筒的設(shè)計和使用。

背景技術(shù)：

在醫(yī)學(xué)分析領(lǐng)域中已知兩類分析系統(tǒng)：濕法分析系統(tǒng)、以及干化學(xué)分析系統(tǒng)。濕法分析系統(tǒng)基本上使用“濕試劑”（液體試劑）來操作，濕法分析系統(tǒng)經(jīng)由多個需要步驟來執(zhí)行分析，諸如，例如，將樣品和試劑提供到試劑器皿中，使樣品與試劑在試劑器皿中混合在一起，并且針對測量變量特性對混合物進(jìn)行測量和分析以便提供預(yù)期分析結(jié)果（分析結(jié)果）。這些步驟通常是使用在技術(shù)上復(fù)雜的在生產(chǎn)線上操作的大型分析儀器來執(zhí)行，這些分析儀器允許參與元件進(jìn)行多方面移動。這類分析系統(tǒng)通常用在大型醫(yī)學(xué)分析實驗室中。

另一方面，干化學(xué)分析系統(tǒng)通過使用“干試劑”來操作，其通常集成在測試元件中并且作為例如“測試條”來實施。當(dāng)使用這些干化學(xué)分析系統(tǒng)時，液體樣品將試劑溶解在測試元件中，并且樣品與溶解后的試劑的反應(yīng)導(dǎo)致測量變量改變，這可以在測試元件本身上進(jìn)行測量。最重要的是，可光學(xué)分析的（尤其是色度）分析系統(tǒng)在這種類別中是典型的，其中，測量變量是顏色變化或者其它可光學(xué)測量的變量。電化學(xué)系統(tǒng)在這種類別中也是典型的，其中，可以使用設(shè)在測量區(qū)中的電極來在測試元件的測量區(qū)中測量分析的電氣測量變量特性，尤其是施加確定電壓時的電流。

干化學(xué)分析系統(tǒng)的分析儀器通常較緊湊，并且某些分析儀器是便攜的且以電池供電。例如，該系統(tǒng)由住院醫(yī)師用于對醫(yī)院的病房進(jìn)行分散式分析，并且在患者本人監(jiān)測醫(yī)學(xué)分析參數(shù)期間用于所謂的“家庭監(jiān)測”（尤其是糖尿病患者進(jìn)行血糖分析或者華法令（warfarin）患者進(jìn)行凝血狀態(tài)監(jiān)測）。

在濕法分析系統(tǒng)中，高性能分析儀器允許執(zhí)行更為復(fù)雜的多步驟反應(yīng)過程（“測試協(xié)定”）。例如，免疫化學(xué)分析通常需要多步驟反應(yīng)過程，在該多步驟反應(yīng)過程中，需要進(jìn)行“結(jié)合/自由分離”（下文稱為“b/f分離”），即，結(jié)合相和自由相的分離。例如，根據(jù)一個測試協(xié)定，探針可以首先運(yùn)輸通過多孔固體基體，該多孔固體基體包括用于分析物的特定結(jié)合試劑。隨后可以使標(biāo)記試劑流過多孔基體，以便對結(jié)合分析物進(jìn)行標(biāo)記并且允許對其進(jìn)行檢測。為了實現(xiàn)精確分析，必須執(zhí)行清洗步驟，其中，未結(jié)合的標(biāo)記試劑完全移除。已知用于確定多方面分析物的多個測試協(xié)定，該多方面分析物在許多方面上均不同但卻共有如下特征，即，其需要具有多個反應(yīng)步驟的復(fù)雜處理，尤其也可能需要進(jìn)行b/f分離。

測試條和類似分析元件通常不允許進(jìn)行受控的多步驟反應(yīng)過程。已知類似于測試條的測試元件，該測試元件允許進(jìn)一步的功能，除了供應(yīng)干燥形式的試劑之外，諸如，從全血分離出紅血球。然而，其通常不允許對單個反應(yīng)步驟的時間順序進(jìn)行精確控制。濕化學(xué)實驗室系統(tǒng)提供這些能力，但對于許多應(yīng)用來說，濕化學(xué)實驗室系統(tǒng)都太大、成本太高、并且處理太復(fù)雜。

為了減小這些差別，建議的是分析系統(tǒng)使用如下測試元件來進(jìn)行操作：該測試元件（“可控制測試元件”）的實施方式使得其中出現(xiàn)至少一個外部控制（即，使用在測試元件本身外部的元件）液體運(yùn)輸步驟。該外部控制可以是基于壓力差（超壓或者低壓）的施加或者基于力作用的改變（例如，通過測試元件的高度改變或者通過加速力引起的重力作用方向的改變）。外部控制尤其是經(jīng)常通過離心力來執(zhí)行，該離心力根據(jù)旋轉(zhuǎn)的速度而作用在旋轉(zhuǎn)測試元件上。

具有可控制測試元件的分析系統(tǒng)是已知的并且通常具有：包括尺寸穩(wěn)定的塑料材料的殼體和由殼體封閉的樣品分析通道，該樣品分析通道通常包括一系列多個通道部段以及與位于其間的通道部段相比膨脹的室。具有其通道部段和室的樣品分析通道的結(jié)構(gòu)是通過對塑料部件形成輪廓來限定。該形成輪廓能夠通過注塑成型技術(shù)或者熱沖壓來生成。然而，近來越來越多地使用通過光刻方法生成的顯微結(jié)構(gòu)。

具有可控制測試元件的分析系統(tǒng)允許僅能夠使用大型實驗室系統(tǒng)執(zhí)行的測試微型化。此外，其通過重復(fù)地應(yīng)用相同的結(jié)構(gòu)來使步驟并行化，以對來自一個樣品的類似分析和/或來自不同樣品的相同分析進(jìn)行并行處理。進(jìn)一步的優(yōu)點在于：測試元件通?？梢允褂靡汛_定的生產(chǎn)方法來生產(chǎn)并且其也可以使用已知的分析方法來測量和分析。

已知的方法和產(chǎn)品也可以用在這種測試元件的化學(xué)和生物化學(xué)部件中。

盡管有這些優(yōu)點，但仍需要進(jìn)一步的改進(jìn)。尤其，使用可控制測試元件進(jìn)行操作的分析系統(tǒng)仍然太大。對于許多預(yù)期應(yīng)用來說，可能的最為緊湊的尺寸具有極大的實踐意義。

美國專利US 8,114,351 B2公開了一種用于對分析物的體液樣品進(jìn)行分析的分析系統(tǒng)。該分析系統(tǒng)提供測試元件和具有定量站和測量站的分析儀器。該測試元件具有殼體以及由殼體封閉的（至少）一個樣品分析通道。該測試元件可圍繞延伸通過測試元件的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。

美國專利8,470,588 B2公開了一種測試元件和一種用于檢測分析物的方法。該測試元件基本上是盤狀和平坦的，并且可以圍繞垂直于盤狀測試元件的平面的優(yōu)選中心軸線而旋轉(zhuǎn)。

Kim、Tae-Hyeong等人的“Flow-enhanced electrochemical immunosensors on centrifugal microfluidic platforms.”Lab on a Chip雜志，13.18（2013）：3747-3754頁，doi：10.1039/c3lc50374g（下文稱為“Kim等人”）公開了一種完全集成離心微流體裝置，該完全集成離心微流體裝置具有的特征用于經(jīng)由基于珠的酶聯(lián)免疫吸附劑化驗以及流動增強(qiáng)電化學(xué)檢測來從生物樣品捕獲目標(biāo)抗原。這集成到離心微流體盤（也稱為“盤上實驗室”或者微流體CD）中。

Martinez-Duarte、Rodrigo等人的“The integration of 3D carbon-electrode dielectrophoresis on a CD-like centrifugal microfluidic platform.”，Lab on a Chip雜志，10.8（2010）：1030-1043頁，doi：10.1039/B925456K（下文稱為“Martinez-Duarte等人”）公開了一種具有基于高密度磁盤（CD）的離心平臺的雙向電泳（DEP）輔助過濾器。3D碳電極是使用C-MEMS技術(shù)來制作并且用于實施DEP-激活的有源過濾器以便捕獲相關(guān)粒子。

歐洲專利申請公開第EP 2 302 396 A1公開了一種分析裝置，該分析裝置包括：操作凹腔，該操作凹腔在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的周向方向上鄰近保持樣品液體的第一儲備凹腔；連接部段，該連接部段設(shè)在第一儲備凹腔的側(cè)壁上以便通過毛細(xì)管力來抽吸樣品流體并且將該樣品流體轉(zhuǎn)移至操作凹腔；以及第二儲備凹腔，該第二儲備凹腔在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的周向方向上設(shè)置在操作凹腔的外部并且通過連接通路與操作凹腔的最外部位置連通。連接部段周向地延伸為遠(yuǎn)于保持在第一儲備凹腔中的樣品液體的液面。

美國專利申請公開第US 2009/0246082號公開了一種分析裝置，該分析裝置包括：分離室，該分離室用于將樣品溶液分離為溶液組分和固體組分；保持通道，該保持通道用于保持預(yù)定量的分離固體組分；混合室，該混合室連接至保持室；溢流通道，該溢流通道連接在保持通道與分離室之間；樣品溢流室，分離室中剩余的樣品溶液排放到該樣品溢流室中；以及結(jié)合通道，該結(jié)合通道使分離室與樣品溢流室連接。在分離溶液組分優(yōu)先通過毛細(xì)管力填充溢流通道之后，經(jīng)由溢流通道將分離固體組分轉(zhuǎn)移至保持通道，并且對預(yù)定量的固體組分進(jìn)行測量。通過離心力將保持通道中的固體組分轉(zhuǎn)移至混合通道，并且同時，通過結(jié)合通道的虹吸效應(yīng)將分離室中剩余的樣品溶液排放至樣品溢流室。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種用于使用筒在經(jīng)處理的生物樣品上執(zhí)行測量的方法、一種用于自動分析儀的筒、以及在獨立權(quán)利要求中的自動分析儀。從屬權(quán)利要求中給出了實施例。

在一個方面中，本發(fā)明提供一種用于使用筒來執(zhí)行對經(jīng)處理的生物樣品的測量的方法。

本文所使用的筒還涵蓋用于將生物樣品處理為經(jīng)處理的生物樣品的任何測試元件。該筒可以包括使得能夠在生物樣品上執(zhí)行測量的結(jié)構(gòu)或者部件。筒是一種測試元件，如在美國專利8,114,351 B2和8,470,588 B2中所定義和解釋的。如本文所使用的筒也可以指離心微流體盤，也稱為“盤上實驗室”或者微流體CD。

如本文所使用的生物樣品涵蓋如從取自微生物的樣品上衍生出的、拷貝的、復(fù)制的、或者重新生產(chǎn)的化學(xué)產(chǎn)品。

該筒可操作用于圍繞旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動。該筒包括等分室。該筒進(jìn)一步包括計量室。該筒進(jìn)一步包括用于使計量室與等分室連接的連接導(dǎo)管。該連接導(dǎo)管包括在等分室中的導(dǎo)管入口。該連接導(dǎo)管進(jìn)一步包括在計量室中的導(dǎo)管出口。圍繞或者繪制為圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的圓形圓弧將穿過該導(dǎo)管入口和該導(dǎo)管出口。等效的陳述可以是連接導(dǎo)管出口和導(dǎo)管入口粗略或者大約與旋轉(zhuǎn)軸線等距。

筒進(jìn)一步包括下游流體元件。該下游流體元件經(jīng)由閥連接至計量室。下游流體元件在計量室的下游。存在從計量室流向下游流體元件的流體。

筒進(jìn)一步包括用于將生物樣品處理為經(jīng)處理的生物樣品的流體結(jié)構(gòu)。該流體結(jié)構(gòu)包括下游流體元件。該下游流體元件流體地連接至流體結(jié)構(gòu)。下游流體元件是流體結(jié)構(gòu)的部件或者部分。流體結(jié)構(gòu)包括使得能夠?qū)?jīng)處理的生物樣品進(jìn)行測量的測量結(jié)構(gòu)。流體結(jié)構(gòu)構(gòu)造為接納生物樣品。例如，筒可以具有入口容器，該入口容器適應(yīng)于接納生物樣品。

該方法包括將生物樣品放置到流體結(jié)構(gòu)中的步驟。該方法進(jìn)一步包括如下步驟：控制筒的旋轉(zhuǎn)速率以便使用流體結(jié)構(gòu)來將生物樣品處理為經(jīng)處理的生物樣品。該方法進(jìn)一步包括：用流體來填充等分室。在一些示例中，等分室具有例如使用移液管或者其它分配器來直接向其添加的流體。在其它實施例中，具有開口到等分室中的儲器。在其它實施例中，筒內(nèi)可以存在包含流體的另一容器或者儲器，并且然后清空該流體或者將其分配到等分室中。該方法進(jìn)一步包括如下步驟：降低筒的旋轉(zhuǎn)速率以便允許或者迫使等分室中的流體流到連接導(dǎo)管中并且第一次填充計量室。筒的旋轉(zhuǎn)速率的降低可以導(dǎo)致流體在等分室內(nèi)移動。例如，流體的快速減速可以用于使流體在連接導(dǎo)管的方向上飛濺。

該方法進(jìn)一步包括：增加筒的旋轉(zhuǎn)速率以便將來自計量室的流體的第一部分轉(zhuǎn)移通過閥并且將第一剩余部分轉(zhuǎn)移回到等分室中。在一些示例中，可以通過毛細(xì)管力將流體抽取到計量室中。旋轉(zhuǎn)速率的降低可以導(dǎo)致流體針對連接導(dǎo)管飛濺或者移動，并且毛細(xì)管力然后可以填充計量室。使筒的旋轉(zhuǎn)速率增加以便轉(zhuǎn)移流體的第一部分也可以具有如下效果：消除將流體抽取到計量室中的任何毛細(xì)管力。

該方法進(jìn)一步包括如下步驟：降低筒的旋轉(zhuǎn)速率以便允許或者迫使儲器中的流體流到計量室中并且第二次填充計量室。這是對第二步至最后一步的重復(fù)。該方法進(jìn)一步包括：增加筒的旋轉(zhuǎn)速率以便將來自計量室的流體的第二部分轉(zhuǎn)移通過閥并且將第二剩余部分轉(zhuǎn)移回到等分室中。該步驟和隨后的步驟表明：計量室和等分室可以用于多次填充和清空計量室并且從而多次向下游流體元件提供流體部分。

最后，該方法包括：使用測量結(jié)構(gòu)和使用測量系統(tǒng)來執(zhí)行測量。該方法可以具有如下優(yōu)點：可以多次將流體從等分室轉(zhuǎn)移至下游流體元件。在一些示例中，測量是光學(xué)測量。測量可以包括但不限于：光度計傳輸測量、光散射的測量、化學(xué)發(fā)光、熒光、以及電化學(xué)發(fā)光（ECL）測量。

在一些示例中，流體的第一部分和流體的第二部分具有相同容積。在其它實施例中，第一剩余部分和第二剩余部分均具有相同容積。

應(yīng)注意，上面描述的等分室和計量室可以用于多次分配流體的一部分。

在一個示例中，等分室具有大約2.5 mm的深度和4.0 mm的寬度。徑向方向（朝著旋轉(zhuǎn)軸線）上的高度可以是7 mm。

在一個示例中，計量室可以具有0.8 mm的深度和3.5 mm的寬度。沒有膨脹室的情況下，高度可以為大約7.0 mm。

在另一個實施例中，計量室具有側(cè)壁和中心區(qū)。該側(cè)壁遠(yuǎn)離該中心區(qū)逐漸變小。計量室的側(cè)壁旁邊的毛細(xì)管作用大于計量室的中心區(qū)中的毛細(xì)管作用。

在另一個實施例中，筒進(jìn)一步包括通風(fēng)孔，該通風(fēng)孔連接至計量室。該通風(fēng)孔比計量室更接近旋轉(zhuǎn)軸線。例如，通風(fēng)孔可以連接為使得氣體能夠進(jìn)入或者退出計量室。這可以使得流體能夠進(jìn)入或者退出計量室。

在另一個實施例中，筒進(jìn)一步包括具有通風(fēng)孔的膨脹室。該膨脹室連接至計量室。計量室中的毛細(xì)管作用大于膨脹室中的毛細(xì)管作用。膨脹室比計量室更接近旋轉(zhuǎn)軸線。

在另一個實施例中，計量室與膨脹室之間的接口形成為毛細(xì)管閥或者毛細(xì)管止動閥。在該實施例中，計量室的截面朝著膨脹室的較大截面階梯狀地增加。因此，如果沒有施加附加力，則流體不會從計量室流到膨脹室中。

膨脹室比計量室更接近旋轉(zhuǎn)軸線。

如本文所使用的毛細(xì)管作用也可以指毛細(xì)管現(xiàn)象、毛細(xì)管運(yùn)動、毛細(xì)作用、或者毛細(xì)管力。毛細(xì)管作用是指：液體在沒有像重力或者離心力的外力的輔助下在狹窄空間中流動的能力。

毛細(xì)管作用是由液體與鄰近固體表面之間的分子間作用力引起的。液體與鄰近固體表面之間的粘合力可以用于抵消重力或者其它外力。在一些情況下，可以通過減小鄰近固體表面之間的距離來增加毛細(xì)管作用。

該實施例可以具有如下優(yōu)點：填充計量室時，首先在環(huán)繞中心區(qū)的側(cè)壁處進(jìn)行填充并且然后在中心區(qū)進(jìn)行填充。這是以一種可預(yù)測和可控制的方式來填充計量室，這降低了氣泡形成或者粘附的可能性。

氣泡的形成會防止大多數(shù)微流體結(jié)構(gòu)用于多于一次地分配計量的流體量。例如，專利申請US 2009/0246082 A1教導(dǎo)了氣孔的使用，氣孔定位在溢流室或者通道中的多個位置處。例如，見US 2009/0246082 A1的圖3、圖4和圖5。圖5（a）的室13本質(zhì)上是虹吸管。然而，在如圖5（a）中描繪的虹吸管的彎曲處的氣孔的定位不能夠使得按照如下方式進(jìn)行流體的可重復(fù)等分：使得具有帶有如上文所描述的側(cè)壁和中心區(qū)的計量室。下文對該潛在優(yōu)點進(jìn)行了更加詳細(xì)地描述。

類似地，EP 2302396 A1中描述的等分結(jié)構(gòu)使得能夠?qū)⒘黧w并行分為多個等分，但也使用通風(fēng)結(jié)構(gòu)，該通風(fēng)結(jié)構(gòu)僅僅在最接近旋轉(zhuǎn)軸線的位置處才讓空氣進(jìn)入。例如，見EP 2302396 A1的圖55以及伴隨文本。附圖中示出的結(jié)構(gòu)的特征在于較長毛細(xì)管通道，需要用流體來填充該較長毛細(xì)管通道。該通道的特征在于多個通風(fēng)孔以及到下游室的連接件。

在EP 2302396 A1的圖42中，虹吸管215b使室210b與另一個室209c連接。由于存在氣泡形成的風(fēng)險，所以將通風(fēng)孔放置在虹吸管215b的最接近旋轉(zhuǎn)軸線107的點處不能使得每次都可靠地等分相同的流體量。EP 2302396中示出的結(jié)構(gòu)具有如下缺點：在第二等分步驟中再次填充這種結(jié)構(gòu)是非常不可靠的。為了進(jìn)行第二等分步驟，必須再次填充毛細(xì)管。由于毛細(xì)管的壁仍是潤濕的，所以填充過程與第一等分步驟的初始填充過程不同。流體沿著通道壁比沿著通道中心移動地快得多。由于通道直徑較小，所以在一個通道壁上前進(jìn)的流體通常與在其它通道壁上的流體接觸。這使得形成氣泡，氣泡會堵塞通道。如果進(jìn)行等分的是具有低表面張力的流體（例如，清洗緩沖劑），則該影響會極大地增加。氣泡形成的可能性隨著待填充的毛細(xì)管的長度而上升。

進(jìn)行的實驗顯示，較長毛細(xì)管不可以可靠地用于進(jìn)行重復(fù)等分步驟。構(gòu)造了具有單個較長毛細(xì)管和接近彎曲處的通風(fēng)孔的結(jié)構(gòu)。在測試期間，當(dāng)試圖進(jìn)行第二次等分液體時，氣泡始終堵塞通風(fēng)孔。

本實施例可以具有進(jìn)一步的優(yōu)點，使得能夠進(jìn)行連續(xù)且精確的等分步驟。在該結(jié)構(gòu)中，可以完全避免具有四個壁的“閉合”毛細(xì)管。在一些示例中，由于通過用負(fù)加速度使盤停止旋轉(zhuǎn)而引起流體的慣性，所以流體可以穿過第二導(dǎo)管并且到達(dá)計量室。在一些示例中，第二導(dǎo)管不用作毛細(xì)管。在一些實施例中，由于毛細(xì)管力以及由慣性引起的力，所以流體可以穿過第二導(dǎo)管并且到達(dá)計量室。在計量室中，由于側(cè)壁的毛細(xì)管作用高于中心區(qū)，所以側(cè)壁可以用作外壁處的用于引導(dǎo)流體的引導(dǎo)結(jié)構(gòu)。在已經(jīng)填充了側(cè)壁之后，計量室的中心部分也可以通過毛細(xì)管力來填充。引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的特征在于“開口”毛細(xì)管結(jié)構(gòu)，該“開口”毛細(xì)管結(jié)構(gòu)包括三個壁，該三個壁防止氣泡形成或者粘附。計量室的最靠近旋轉(zhuǎn)軸線的邊緣與膨脹室毗連。在一些示例中，計量室的中心部分在其整個寬度上與膨脹室毗連。這可以避免或者減小在計量室中形成氣泡的風(fēng)險，這可以使得能夠使用相同微流體結(jié)構(gòu)來精確地計量且可靠地填充計量室以在隨后進(jìn)行多次等分。

該結(jié)構(gòu)使得能夠在8/8測試盤中對三個等分進(jìn)行連續(xù)等分。

除了上面描述的潛在優(yōu)點之外，US 2009/0246082中的流體結(jié)構(gòu)在與本實施例相比時具有附加缺點。溢流室15（見US 2009/0246082的圖5（c））用于維持和保持多余流體，這與本實施例形成對照。多余流體將陷在溢流室15中。在本實施例中，可以能夠?qū)⒌确质抑械牧黧w轉(zhuǎn)移至計量室。

在另一個實施例中，筒的旋轉(zhuǎn)方向是：該旋轉(zhuǎn)方向首先穿過等分室然后穿過計量室。這具有如下效果：當(dāng)筒減速時，迫使流體向上到連接導(dǎo)管。

在另一個實施例中，連接導(dǎo)管是漏斗，該漏斗用于將流體從等分室匯集至計量室。

在另一個實施例中，當(dāng)執(zhí)行方法時，筒的旋轉(zhuǎn)軸線是垂直的。

在另一個實施例中，計量室的側(cè)壁與膨脹室毗連。

在另一個實施例中，側(cè)壁具有最靠近旋轉(zhuǎn)軸線的區(qū)域，其中，該區(qū)域與膨脹室毗連并且開口到膨脹室中。

在另一個實施例中，計量室的中心區(qū)與膨脹室毗連。

在另一個實施例中，中心區(qū)具有最靠近旋轉(zhuǎn)軸線的區(qū)域，其中，該區(qū)域與膨脹室毗連并且開口到膨脹室中。

在另一個實施例中，測量室具有處于計量室與膨脹室之間的邊界。該邊界的長度是閥的寬度的至少5倍。

在另一個實施例中，閥是毛細(xì)管閥或者毛細(xì)管止動閥。

如本文所使用的毛細(xì)管閥或者毛細(xì)管止動閥是如下閥或者結(jié)構(gòu)：該閥或者結(jié)構(gòu)使用流體的毛細(xì)管力來防止流體流過毛細(xì)管止動閥。例如，具有足夠小的直徑的管會將流體抽取到其中并且毛細(xì)管力會防止流體流出該管。對于該管的情況，管的入口和出口用作毛細(xì)管止動閥。在一些示例中，導(dǎo)管出口本身也具有足夠小的尺寸（與鄰近流體結(jié)構(gòu)和室相比）使得導(dǎo)管出口用作毛細(xì)管止動件。

在另一個實施例中，閥是能夠打開和重新密封的微型閥。例如，可以使用具有嵌入的微型加熱器的石蠟基閥。

在另一個示例中，微型閥可以是基于鐵磁流體的閥，諸如，Park等人在如下文章中所描述的：“Multifunctional Microvalves Control by Optical Illumination on Nanoheaters and Its Application in Centrifugal Microfluidic Devices”，Lap Chip雜志，2007年，第7卷，第557-564頁。

在另一個實施例中，流體結(jié)構(gòu)是微流體結(jié)構(gòu)。

在另一個實施例中，增加筒的旋轉(zhuǎn)速率以便將來自計量室的流體的第一部分轉(zhuǎn)移通過閥的步驟包括：將筒的旋轉(zhuǎn)速率增加至第一旋轉(zhuǎn)速率以便將流體的剩余部分轉(zhuǎn)移回到等分室，并且將筒的旋轉(zhuǎn)速率增加至第二旋轉(zhuǎn)速率以便將來自計量室的流體的第一部分轉(zhuǎn)移通過閥。當(dāng)筒在第一旋轉(zhuǎn)速率下以更高的速率旋轉(zhuǎn)時，離心力變得大于將流體抽取到計量室中的任何毛細(xì)管力。然后，流體被迫使出計量室直到流體液面等于導(dǎo)管出口的最低液面。然后增加至第二旋轉(zhuǎn)速率，迫使流體通過閥。在一些實例中，閥是打開的。例如，如果使用的是鐵磁流體或者石蠟基微型閥。

該實施例可以具有如下好處：使分配到下游流體元件的流體的準(zhǔn)確性增加。作為該實施例的替代方式，筒僅僅以快到足以迫使流體通過閥的速率進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。如果使用第一旋轉(zhuǎn)速率和第二旋轉(zhuǎn)速率的話，則這可以使得將該流體量轉(zhuǎn)移至下游流體元件。在另一個替代方式中，如果閥是可控制地密封或者可打開的微型閥，則筒可以以旋轉(zhuǎn)速率來運(yùn)轉(zhuǎn)而迫使流體的剩余部分回到等分室中。在這完成之后，然后打開微型閥，并且旋轉(zhuǎn)將來自計量室的流體迫使到下游流體元件中。作為替代方式，可以能夠用可重復(fù)使用的虹吸管來代替微型閥。

在另一個實施例中，增加筒的旋轉(zhuǎn)速率以便將來自計量室的流體的第二部分轉(zhuǎn)移通過閥的步驟包括：將筒的旋轉(zhuǎn)速率增加至第一旋轉(zhuǎn)速率以便將流體的剩余部分轉(zhuǎn)移回到等分室，并且將筒的旋轉(zhuǎn)速率增加至第二旋轉(zhuǎn)速率以便將來自計量室的流體的第二部分轉(zhuǎn)移通過閥。

在另一個實施例中，筒進(jìn)一步包括用于接納流體的流體室。筒進(jìn)一步包括使流體室與等分室連接的流體室導(dǎo)管。填充等分室包括：用流體來填充流體室。填充等分室進(jìn)一步包括：控制筒的旋轉(zhuǎn)速率以便經(jīng)由流體室導(dǎo)管將來自流體室的流體運(yùn)輸至等分室。

在另一個方面中，本發(fā)明提供一種用于自動分析儀的筒。該筒可操作用于圍繞旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動。該筒包括等分室。該筒進(jìn)一步包括計量室。該筒進(jìn)一步包括用于使計量室與等分室連接的連接導(dǎo)管。該連接導(dǎo)管包括在等分室中的導(dǎo)管入口。該連接導(dǎo)管進(jìn)一步包括在計量室中的導(dǎo)管出口。圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的圓形圓弧穿過該導(dǎo)管入口和該導(dǎo)管出口兩者。筒進(jìn)一步包括下游流體元件。該下游流體元件經(jīng)由閥連接至計量室。筒進(jìn)一步包括用于將生物樣品處理為經(jīng)處理的生物樣品的流體結(jié)構(gòu)。該流體結(jié)構(gòu)包括下游流體元件。該下游流體元件流體地連接至流體結(jié)構(gòu)。流體結(jié)構(gòu)包括使得能夠?qū)?jīng)處理的生物樣品進(jìn)行測量的測量結(jié)構(gòu)。流體結(jié)構(gòu)構(gòu)造為接納生物樣品。

在另一個實施例中，筒進(jìn)一步包括過量流體室，該過量流體室經(jīng)由流體連接件連接至等分室。該流體連接件包括流體連接入口。該流體連接入口比穿過導(dǎo)管入口和導(dǎo)管出口的圓形圓弧更加遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線。流體連接入口設(shè)定等分室中的流體的最大液面。對流體連接入口比穿過導(dǎo)管入口和導(dǎo)管出口的圓形圓弧更加遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線的陳述等于如下陳述：導(dǎo)管入口在等分室的最大流體液面上方。當(dāng)筒以足夠大的旋轉(zhuǎn)速率旋轉(zhuǎn)時，離心力將使流體保持在等分室中并且最大液面將由流體連接入口設(shè)定。旋轉(zhuǎn)速率的降低可以使得流體的慣性使流體朝著導(dǎo)管入口移動。這然后可以使得流體轉(zhuǎn)移至計量室。

在另一個實施例中，等分室具有下部分和上部分。該下部分比該上部分更加遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線。下部分的截面輪廓遠(yuǎn)離上部分逐漸變小。在實施例中，下部分由導(dǎo)管入口以及其進(jìn)入到等分室中的入口來限定。使下部分遠(yuǎn)離上部分逐漸變小意味著：當(dāng)與旋轉(zhuǎn)軸線相距的距離增加時，下部分變得更窄。該變窄或者逐漸變小可以用于使下部分中的毛細(xì)管力增加。下部分還可以向上延伸至連接導(dǎo)管。這可以為毛細(xì)管力提供路線以朝著計量室引導(dǎo)流體。

在另一個實施例中，下部分可操作用于使用毛細(xì)管作用來使得流體流到連接導(dǎo)管中。該逐漸變小可以引起毛細(xì)管力。這可以用于將流體引導(dǎo)至連接導(dǎo)管并且因此最終引導(dǎo)至計量室。

在另一個實施例中，連接導(dǎo)管可操作用于使用慣性和毛細(xì)管力來使得流體從等分室流到計量室。

在另一個實施例中，等分室具有側(cè)壁。位于計量室旁邊的側(cè)壁可以具有錐形輪廓以便產(chǎn)生毛細(xì)管力，該毛細(xì)管力將流體抽吸或者抽取到該面積中并且輔助將流體運(yùn)輸至連接導(dǎo)管以及因此運(yùn)輸至計量室。

在另一個實施例中，計量室具有計量室表面。該計量室表面的一部分是圓形的。

在另一個實施例中，計量室的整個表面是圓形的。使計量表面的表面呈圓形可以是有利的，以便不存在尖銳角部。這可以有助于有效地將流體轉(zhuǎn)移至計量室并且完全填充計量室。例如，角部或者具有狹窄面積的其它這種面積可以陷住氣泡。具有在計量室中陷住的氣泡將使計量室能夠轉(zhuǎn)移的容積發(fā)生有效地改變。具有不同量的氣泡或者在不同時間具有不同容積的氣泡可能使得由計量室轉(zhuǎn)移至下游流體元件的流體量不一致。而在計量室內(nèi)使用這些平滑表面會減小氣泡的可能性，因此使得流體更加一致地轉(zhuǎn)移至下游流體元件。

在另一個實施例中，計量室具有側(cè)壁和中心區(qū)。

該側(cè)壁遠(yuǎn)離該中心區(qū)逐漸變小。使側(cè)壁遠(yuǎn)離中心區(qū)逐漸變小可以使得接近側(cè)壁的毛細(xì)管作用大于在中心區(qū)面積中的毛細(xì)管作用。這可以使得首先用流體填充側(cè)壁，并且這可以減小在計量室中氣泡形成或者粘附的可能性。

在其它實施例中，計量室具有側(cè)壁。計量室的輪廓朝著側(cè)壁逐漸變小。

在另一個實施例中，計量室的側(cè)壁旁邊的毛細(xì)管作用大于計量室的中心區(qū)中的毛細(xì)管作用。這可以使得側(cè)壁在中心區(qū)之前填充有流體。

在另一個實施例中，側(cè)壁可操作用于在中心區(qū)之前填充有流體，以便防止在計量室中形成和/或粘附氣泡。

在另一個實施例中，計量室可操作用于使用毛細(xì)管作用來使流體填充計量室。

在另一個實施例中，連接導(dǎo)管可操作用于使用毛細(xì)管作用來使得流體從等分室流到計量室。

例如，連接導(dǎo)管可以具有0.5 mm的深度以及在徑向方向上1 mm的寬度。該深度也可以是大于0.2 mm。該寬度也可以是大于0.2 mm。

在另一個實施例中，計量室中的毛細(xì)管作用大于連接導(dǎo)管中的毛細(xì)管作用。

在另一個實施例中，連接導(dǎo)管中的毛細(xì)管作用高于等分室中的（尤其是等分室的下部分中的）毛細(xì)管作用。

在另一個實施例中，連接導(dǎo)管中的毛細(xì)管作用高于等分室的下部分中的毛細(xì)管作用，并且等分室的下部分中的毛細(xì)管作用高于等分室的上部分中的毛細(xì)管作用。

在另一個實施例中，筒進(jìn)一步包括具有通風(fēng)孔的膨脹室。該膨脹室流體地連接至計量室。計量室中的毛細(xì)管作用大于膨脹室中的毛細(xì)管作用。膨脹室比計量室更接近旋轉(zhuǎn)軸線。這種膨脹室的使用可以允許空氣均勻地退出計量室。這可以進(jìn)一步減小在計量室中氣泡形成或者粘附的可能性。

在另一個實施例中，計量室具有上邊緣或者表面。該上邊緣或者表面是計量室的邊界，該邊界比計量室的其余部分更靠近旋轉(zhuǎn)軸線。在該實施例中，計量室的整個上部段或者邊界可以開口到膨脹室中。這可以進(jìn)一步減小在填充計量室時氣泡形成或者粘附的可能性。

在另一個實施例中，筒進(jìn)一步包括用于接納流體的流體室。筒進(jìn)一步包括使流體室與等分室連接的流體室導(dǎo)管。

在另一個實施例中，筒進(jìn)一步包括填充有流體的儲器。該儲器構(gòu)造為打開且將流體轉(zhuǎn)移至流體室。筒可以具有例如儲器打開元件，該儲器打開元件可以用于打開該儲器。還可以可能的是，可使用致動器來致動或者激活該儲器打開元件。例如，自動分析儀可以具有使得儲器或者附接至其的機(jī)構(gòu)致動的裝置，以便打開儲器從而允許包含在儲器中的流體進(jìn)入到流體室中。

例如，儲器可以由可移除或者可刺穿密封件來密封，該可移除或者可刺穿密封件可以是例如薄膜或者箔。例如，可以將一小片金屬箔或者薄塑料膜用作可刺穿密封件。流體室或者筒的另一部件可以具有用于打開可刺穿密封件的刺穿結(jié)構(gòu)。該刺穿結(jié)構(gòu)可以是能夠刺穿特定可刺穿密封件的任何結(jié)構(gòu)，并且例如可以是銷、矛、或者尖銳邊緣。在其它示例中，可移除密封件可以能夠被剝離以便打開儲器。

在另一個實施例中，流體室或者連接至該流體室的流體接納結(jié)構(gòu)構(gòu)造為接納定量針，該定量針用于將流體分配至流體室。例如，這可以手動地執(zhí)行，或者，自動分析儀可以具有定量針，該定量針自動地將流體分配至流體室或者流體接納結(jié)構(gòu)。

在另一個實施例中，流體是如下中的任何一種：分散質(zhì)、包括納米顆粒的流體、包括血型分型試劑的流體、包括免疫試劑的流體、包括抗體的流體、包括酶的流體、包括用于酶反應(yīng)的一種或者多種基質(zhì)的流體、包括熒光發(fā)射分子的流體、包括用于測量免疫化學(xué)反應(yīng)的分子的流體、包括用于測量核酸反應(yīng)的分子的流體、包括重組蛋白質(zhì)的流體、包括病毒分離物的流體、包括病毒的流體、包括生物試劑的流體、溶劑、稀釋液、緩沖劑、包括蛋白質(zhì)的流體、包括鹽的流體、清潔劑、包括包含核酸的流體的流體、包括酸的流體、包括堿的流體、水溶液、非水溶液、以及其組合。

在另一個實施例中，測量結(jié)構(gòu)包括兩個或者更多個電極和/或光學(xué)測量結(jié)構(gòu)。測量系統(tǒng)包括用于進(jìn)行電氣測量的系統(tǒng)。測量系統(tǒng)包括用于進(jìn)行光學(xué)測量的系統(tǒng)。

在一些實施例中，光學(xué)測量結(jié)構(gòu)可以是透明結(jié)構(gòu)或者光學(xué)透明結(jié)構(gòu)。測量系統(tǒng)包括光學(xué)測量系統(tǒng)。

在一些示例中，光學(xué)透明可以包括近紅外線或者近紫外線。在其它示例中，光學(xué)透明可能排除近紅外線或者近紫外線。

一些示例可以具有帶有透明結(jié)構(gòu)的測量結(jié)構(gòu)以及用于更為復(fù)雜的測試的電極兩者。例如，測量結(jié)構(gòu)可以是用于進(jìn)行電化學(xué)發(fā)光測試的結(jié)構(gòu)，其中，電極在樣品中引起光激勵。

在其它示例中，測量結(jié)構(gòu)包括兩個或者更多個電極以對經(jīng)處理的生物樣品進(jìn)行電氣測量或者ECL測量。例如，可以將Martinez-Duarte等人或者Kim等人的測量結(jié)構(gòu)并入到筒中。

示例也可以僅僅具有電極。例如，在電化學(xué)檢測結(jié)構(gòu)中，電極可以用于測量由于酶反應(yīng)引起的電流。

在實施例的方面中，本發(fā)明提供一種構(gòu)造為容置根據(jù)實施例的筒的自動分析儀。該自動分析儀包括：筒轉(zhuǎn)動器、測量系統(tǒng)、以及構(gòu)造為控制自動分析儀的控制器。筒轉(zhuǎn)動器可以適應(yīng)于使筒圍繞旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動。

控制器構(gòu)造為或者編程為控制筒轉(zhuǎn)動器以控制筒的旋轉(zhuǎn)速率以便使用流體結(jié)構(gòu)來將生物樣品處理為經(jīng)處理的生物樣品。這可以涉及使筒以不同的速率旋轉(zhuǎn)不同的時間量，以便使用流體結(jié)構(gòu)將生物樣品處理為經(jīng)處理的生物樣品?？刂破鬟M(jìn)一步構(gòu)造為或者編程為控制筒轉(zhuǎn)動器以降低筒的旋轉(zhuǎn)速率以便將儲器中的流體迫使到連接導(dǎo)管中并且第一次填充計量室。控制器進(jìn)一步構(gòu)造為或者編程為控制筒轉(zhuǎn)動器以增加筒的旋轉(zhuǎn)速率以便將來自計量室的流體的第一部分轉(zhuǎn)移通過閥并且將第一剩余部分轉(zhuǎn)移回到等分室中。

控制器進(jìn)一步構(gòu)造為或者編程為控制筒轉(zhuǎn)動器以降低筒的旋轉(zhuǎn)速率以便將儲器中的流體迫使到連接導(dǎo)管中并且第二次填充計量室?？刂破鬟M(jìn)一步構(gòu)造為或者編程為控制筒轉(zhuǎn)動器以增加筒的旋轉(zhuǎn)速率以便將來自計量室的流體的第二部分轉(zhuǎn)移通過閥并且將第二剩余部分轉(zhuǎn)移回到等分室中?？刂破鬟M(jìn)一步構(gòu)造為或者編程為控制測量系統(tǒng)以便使用測量結(jié)構(gòu)和使用測量系統(tǒng)來執(zhí)行測量。

應(yīng)理解，本發(fā)明的一個或多個上述實施例可以進(jìn)行組合，只要所組合的實施例不會互相排斥。

附圖說明

下文參照附圖僅僅通過示例的方式對本發(fā)明的實施例進(jìn)行了更加詳細(xì)地解釋，在附圖中：

圖1示出了用于執(zhí)行流體的多次等分的流體元件；

圖2示出了計量室的截面圖；

圖3示出了包含圖1的流體元件的筒的示例；

圖4示出了用于使用圖1的流體元件來執(zhí)行分配流體的方法的一部分；

圖5進(jìn)一步示出了用于使用圖1的流體元件來執(zhí)行分配流體的方法的一部分；

圖6進(jìn)一步示出了用于使用圖1的流體元件來執(zhí)行分配流體的方法的一部分；

圖7進(jìn)一步示出了用于使用圖1的流體元件來執(zhí)行分配流體的方法的一部分；

圖8進(jìn)一步示出了用于使用圖1的流體元件來執(zhí)行分配流體的方法的一部分；

圖9進(jìn)一步示出了用于使用圖1的流體元件來執(zhí)行分配流體的方法的一部分；

圖10進(jìn)一步示出了用于使用圖1的流體元件來執(zhí)行分配流體的方法的一部分；

圖11示出了自動分析儀的示例；以及

圖12示出了流程圖，該流程圖示出了用于操作圖11的自動分析儀的方法。

具體實施方式

在這些附圖中，相同標(biāo)記的元件是等效元件或執(zhí)行相同的功能。如果功能相等，則前面已經(jīng)討論過的元件不必再在后面的附圖中進(jìn)行討論。

對于異構(gòu)免疫化驗，通常需要清洗緩沖劑來執(zhí)行分離或者清洗步驟以便增加測試靈敏度和再現(xiàn)性。對于臨床化學(xué)測試，通常需要緩沖劑來進(jìn)行樣品稀釋或者生物化學(xué)反應(yīng)。根據(jù)Richtlinie der Bundes?rztekammer（RiliB?K）針對護(hù)理點（POC）一次性用品的指南，必須將所有液體試劑預(yù)儲存在一次性用品上。被釋放的流體容積通常是從該預(yù)儲存容器一次釋放出來。如果需要將流體容積分為多個等分，則需要復(fù)雜的耗費空間微流體結(jié)構(gòu)。該耗費空間通常會阻礙將用于面板的并行微流體結(jié)構(gòu)實施到微流體一次性用品中。

進(jìn)一步地，通常用于圓盤格式一次性用品的閥，比如，虹吸管、幾何閥或者疏水閥，可以僅僅使用一次，或者虹吸管的特定變體可以使用多次，但使互連室中的流體容積完全轉(zhuǎn)移通過該閥，而不存在將該容積分為多個等分的可能性。因此，使用最新型的閥不能夠?qū)碜灶A(yù)儲存容量的流體容積釋放到以虹吸管閥為特征的微流體凹腔中并且將該容積分為多個等分。

幾何閥的缺點在于：不能夠?qū)哂袦p小的表面張力的流體進(jìn)行控制。這對于清洗緩沖劑而言尤其如此。

使用疏水閥的缺點在于：不能夠?qū)哂袦p小的表面張力的流體進(jìn)行控制。這對于清洗緩沖劑而言尤其如此。疏水閥還具有如下缺點：其僅僅可以使用一次。

最新型的虹吸管的缺點在于：最新型的虹吸管僅僅可以填充一次。在虹吸管已經(jīng)使用過之后剩余在虹吸管中的氣泡會阻止虹吸管的第二次填充。進(jìn)一步地，虹吸管會將位于虹吸管的徑向內(nèi)部的全部流體容積從上游室轉(zhuǎn)移到下游流體元件中。

圖1示出了多個流體部件100。該流體部件100是構(gòu)成圓盤的流體部件的一部分。具有標(biāo)記為102的旋轉(zhuǎn)軸線。同樣在圖中示出的是流體室104的一部分。該流體室設(shè)計用于接納流體或者具有經(jīng)由流體室導(dǎo)管106來提供流體的儲器，該流體室導(dǎo)管106通向等分室108。在該示例中，等分室108成形良好。具有連接導(dǎo)管110，該連接導(dǎo)管110使等分室108與計量室112連接。連接導(dǎo)管110具有導(dǎo)管入口114和導(dǎo)管出口116。導(dǎo)管入口114通向等分室108并且導(dǎo)管出口116通向計量室112。圍繞旋轉(zhuǎn)軸線102繪制的圓形圓弧118穿過導(dǎo)管入口114和導(dǎo)管出口116兩者。計量室112經(jīng)由管120連接至下游流體元件122。在該示例中，在導(dǎo)管120與計量室112之間具有閥121。在該示例中，閥121是毛細(xì)管閥。

閥121可以按照不同的方式來實施。在一些替代方式中，管120可以用作毛細(xì)管閥。替代地，可以將閥放置在元件120與122之間。在其它實施例中，可以在相同位置中連接導(dǎo)管并且代替地可以使用可控制的微型閥?？梢詫⒖煽刂频奈⑿烷y放置在計量室112與管120之間或者在管120與下游流體元件122之間。

可選膨脹室124示出為與計量室112的上邊緣126毗連。具有通風(fēng)孔128，該通風(fēng)孔128使膨脹室124通風(fēng)。計量室112與膨脹室124之間的整個邊界都是打開的。這可以有助于減小在計量室112中形成氣泡的可能性。在一些示例中，膨脹室124可以具有大于計量室112的厚度的厚度。然后可以使用毛細(xì)管力來將流體保持在計量室112中。標(biāo)記為130和A-A的虛線示出了計量室112的截面圖的位置。該截面圖在圖2中示出。等分室108可以示出為還具有通風(fēng)孔128。導(dǎo)管入口114周圍的區(qū)域在該實施例中是漏斗狀的。還應(yīng)注意，等分室108示出為沒有尖銳邊緣。尖銳邊緣的缺乏可以有助于在圓盤減速時促進(jìn)流體從等分室108移動至導(dǎo)管入口114。

等分室108還示出為具有連接至流體連接件134的連接件，該流體連接件134通向過量流體室132。流體連接件134具有流體連接入口136。流體連接入口136限定出等分室108中的最大流體液面。等分室108中的最大流體液面低于圓形圓弧118。在該實施例中，流體連接件134經(jīng)由毛細(xì)管閥138連接至過量流體室132。閥或者毛細(xì)管閥的使用是可選的。過量流體室示出為具有通風(fēng)孔128并且其還連接至故障保護(hù)室140。當(dāng)流體流到過量流體室132中時，故障保護(hù)室140被填充。故障保護(hù)室140可以用于光學(xué)地指示流體是否已經(jīng)進(jìn)入過量流體室132。例如，在使用期間，如果故障保護(hù)室140沒有被填充，則其可以指示等分室108沒有恰當(dāng)?shù)靥畛溆辛黧w。

圖2示出了在圖1中標(biāo)記為130的輪廓A-A的截面圖200。在該圖中，可以看到筒202的主體。在主體202中具有用于計量室112的開口。在該示例中，筒202的主體是通過注塑成型來制造。筒的主體是由蓋208和支撐結(jié)構(gòu)210組裝的。

在計量室的遠(yuǎn)端，可以看到進(jìn)入閥121中的入口。可以看到計量室112劃分為多個不同的區(qū)域。在邊緣上具有兩個側(cè)壁區(qū)204。在這兩個側(cè)壁區(qū)或者兩個側(cè)部區(qū)之間是中心區(qū)206。側(cè)壁區(qū)204遠(yuǎn)離中心區(qū)206變得更加狹窄或者逐漸變小。這使得在該區(qū)域中的計量室112的尺寸變窄。因此，在側(cè)壁區(qū)204中的毛細(xì)管作用可以高于在中心區(qū)206中的毛細(xì)管作用。這可以使得在用流體填充計量室112時，在填充中心區(qū)206之前，首先將在側(cè)壁區(qū)中進(jìn)行填充。這可以具有如下好處：使用在用流體填充計量室112時形成在或者陷在計量室112中的多個氣泡。

圖3示出了將流體部件100集成到筒300中。筒300是平坦的和盤狀的并且示出為具有旋轉(zhuǎn)軸線102。具有流體室104，該流體室104適應(yīng)于或者可操作用于接納流體。在該示例中，填充有流體307的流體儲器306由可刺穿密封件308密封，并且具有在流體室104的壁上的刺穿元件310。流體儲器具有多個接合表面或者儲器打開元件312，儲器打開元件312可以手動地操縱或者由諸如致動器的設(shè)備來操縱，該裝置使得可刺穿密封件308與刺穿元件310接觸。這然后使得流體室104填充有流體307。流體室104示出為連接至第一導(dǎo)管106。第一導(dǎo)管106連接至等分室108。當(dāng)圓盤300圍繞旋轉(zhuǎn)軸線102旋轉(zhuǎn)時，離心力迫使流體307通過導(dǎo)管106。這然后使得等分室108填充有流體307。

等分室108示出為連接至第二導(dǎo)管110，該第二導(dǎo)管110通向計量室112，如在圖1中示出的。在該示例中，等分室108以平面狀方式布置為與圓盤的平面對齊。旋轉(zhuǎn)軸線垂直于該平面。附接至等分室108的是過量流體容器132。該過量流體容器132是可選元件。

計量室112示出為經(jīng)由管120連接至下游流體元件122。閥121定位在計量室112與管120之間。下游流體元件122是用于將生物樣品處理為處理過的生物樣品的流體結(jié)構(gòu)336的一部分。

流體結(jié)構(gòu)336包括多個流體元件338，該多個流體元件338通過多個導(dǎo)管和虹吸管340連接。在流體結(jié)構(gòu)336內(nèi)還具有多個通風(fēng)孔342。在該示例中，具有開口346，該開口346使得能夠?qū)⑸飿悠贩胖玫搅黧w結(jié)構(gòu)336中。還具有遮蔽蓋348，該遮蔽蓋348用于關(guān)閉和密封開口346。流體結(jié)構(gòu)336還包括測量結(jié)構(gòu)344，該測量結(jié)構(gòu)344允許使用測量系統(tǒng)來在生物樣品上進(jìn)行測量。

測量系統(tǒng)可以是例如光學(xué)測量系統(tǒng)、電氣測量系統(tǒng)、或者這兩種系統(tǒng)的組合，以便在處理過的生物樣品上進(jìn)行測量。

可以通過控制圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)速率和持續(xù)時間來控制對生物樣品的處理。虹吸管340設(shè)計為使用毛細(xì)管作用自動地進(jìn)行填充。然而，圍繞旋轉(zhuǎn)軸線102的足夠大的旋轉(zhuǎn)速率將產(chǎn)生離心力，該離心力將與毛細(xì)管作用對抗。因此，通過以特定速率對旋轉(zhuǎn)速率和旋轉(zhuǎn)的持續(xù)時間進(jìn)行控制，可以控制對生物樣品的處理。在典型使用中，可以將生物樣品放置到進(jìn)口346中并且可以控制系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)速率。然后，在某一點處，致動器或者其它機(jī)械構(gòu)件用于操縱儲器打開元件并且使得刺穿元件310刺穿可刺穿密封件308。然后旋轉(zhuǎn)可以將流體迫使到等分室中，并且可以使用筒300以多個旋轉(zhuǎn)速率來執(zhí)行多次等分。

圖4至圖10示出了流體部件100是如何可用于執(zhí)行流體到下游流體元件122的多次等分的。

在圖4中，圓盤在箭頭400指示的方向上圍繞旋轉(zhuǎn)軸線102旋轉(zhuǎn)。箭頭400指示旋轉(zhuǎn)方向。在該特定示例中，圓盤以20 Hz轉(zhuǎn)動。將流體從流體室104運(yùn)輸至等分室108中?？梢钥吹搅黧w307從流體室導(dǎo)管106滴到等分室108中。等分室108中的流體容積受到限制并且因此由流體連接件134計量，該流體連接件134連接至過量流體室132?？梢钥吹焦收媳Ｗo(hù)室140填充有流體。

接下來，在圖5中，流體容積307已經(jīng)完全從流體室104轉(zhuǎn)移到等分室108中。故障保護(hù)室140示出為填充有流體。在該示例中，圓盤仍以與在圖4中示出的相同速率轉(zhuǎn)動。等分室108填充有流體307直到最大流體液面500。可以看到，最大流體液面500比連接導(dǎo)管110更加低于或者更加遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線102。當(dāng)圓盤以這種方式轉(zhuǎn)動時，流體307不能進(jìn)入計量室112。

接下來，在圖6中，圓盤以高減速速率（例如，50 Hz每秒）停止。流體的慣性迫使流體307朝著連接導(dǎo)管110且使流體307通過連接導(dǎo)管110并且進(jìn)入到計量室112中。可以在該圖中看到，流體307在填充中心區(qū)之前對計量室112的側(cè)部進(jìn)行填充。這是由于圖2中示出的錐形結(jié)構(gòu)204。毛細(xì)管作用使得首先對計量室112的該部分進(jìn)行填充。計量室的這種填充方式可以減小在計量室112中氣泡形成或者粘附的可能性。

在圖7中，筒仍是靜止的或者處于減小的旋轉(zhuǎn)速率下，并且計量室112完全填充有流體307。筒或者圓盤可以仍看作是靜止的。計量室的完全填充由毛細(xì)管力引起，該毛細(xì)管力是由計量室的相應(yīng)幾何尺寸引起的。

圖8示出了與圖7中示出的相同視圖，除了已經(jīng)在計量室112中繪制出虛線800之外。計量室112中的該線800將計量室中的流體劃分為多個部分或部。從線800徑向向內(nèi)（更靠近旋轉(zhuǎn)軸線102）的流體部分804可以流回到儲器中。徑向向外的部分（更加遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線102）或者部分802可以完全轉(zhuǎn)移到流體元件122中。徑向向內(nèi)的部分804可以稱為流體的剩余部分，并且徑向向外的部分802可以稱為流體802的轉(zhuǎn)移到下游流體元件中的部分。流體802的容積是在隨后步驟中轉(zhuǎn)移到下游流體元件122中的等分。

接下來，在圖9中，圓盤開始加速并且圍繞方向400轉(zhuǎn)動。例如，圓盤可以以在圖1和圖2中示出的速率轉(zhuǎn)動。該圓盤加速，這使得毛細(xì)管閥121打開。流體的剩余部分804轉(zhuǎn)移回到等分室108。流體的部分802處于轉(zhuǎn)移至下游流體元件122的過程中。可以看到一滴流體正從管120中滴下。

接下來，在圖10中，可以看到流體容積802已經(jīng)完全轉(zhuǎn)移至下游流體元件122并且在圖中不再可見。流體的剩余部分804已經(jīng)轉(zhuǎn)移到等分室108中并且與流體307混合。第一等分步驟完成；該過程可以再次從圖6開始重復(fù)并且可以重復(fù)直到等分室108中的流體容積307小于計量室112中的容積。

圖11示出了自動分析儀的示例。自動分析儀1100適應(yīng)于接納筒300。具有筒轉(zhuǎn)動器1102，該筒轉(zhuǎn)動器1102可操作用于使筒300圍繞旋轉(zhuǎn)軸線102旋轉(zhuǎn)。筒轉(zhuǎn)動器1102具有附接至夾持器1106的馬達(dá)1104，該夾持器1106附接至筒1108的一部分。筒300示出為進(jìn)一步具有測量或者透明結(jié)構(gòu)1110。筒300可以按照如下方式旋轉(zhuǎn)：使得測量結(jié)構(gòu)1110處于測量系統(tǒng)1112前面，該測量系統(tǒng)1112可以例如在處理過的生物樣品上執(zhí)行光學(xué)測量。該圖中還示出了如先前示出的致動器1104。致動器1104可以用于打開筒100中的流體儲器。在一些示例中，致動器可以由分配器代替，該分配器具有用于填充筒300的流體室的定量針。

致動器1111、筒轉(zhuǎn)動器1102、以及測量系統(tǒng)1112示出為均連接至控制器1114的硬件接口1116。控制器1114包括處理器1118，該處理器1118與硬件接口1116、電子儲存器1120、電子存儲器1122、以及網(wǎng)絡(luò)接口1124通信。電子存儲器1130具有機(jī)器可執(zhí)行指令，該機(jī)器可執(zhí)行指令使得處理器1118能夠控制自動分析儀1100的操作和功能。電子儲存器1120示出為包括測量值1132，該測量值1132是在指令1130由處理器1118執(zhí)行時所獲取的。網(wǎng)絡(luò)接口1124使得處理器1118能夠經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口1126將測量值1132發(fā)送至實驗室信息系統(tǒng)1128。

圖12示出了流程圖，該流程圖示出了用于操作圖11中示出的自動分析儀1100的方法。首先在步驟1200中，處理器118控制筒轉(zhuǎn)動器1102以控制筒的旋轉(zhuǎn)速率以便使用流體結(jié)構(gòu)來將生物樣品處理為處理過的生物樣品。接著在步驟1202中，處理器1108控制筒轉(zhuǎn)動器1102以降低筒的旋轉(zhuǎn)速率以便將等分室中的流體迫使到連接導(dǎo)管中并且第一次填充計量室112。接著在步驟1204中，處理器1108控制筒轉(zhuǎn)動器1102以增加筒300的旋轉(zhuǎn)速率以便將來自計量室的流體的第一部分轉(zhuǎn)移通過閥并且將第一次剩余部分轉(zhuǎn)移回到等分室108中。接著在步驟1206中，處理器控制筒轉(zhuǎn)動器以增加筒的旋轉(zhuǎn)速率以便將儲器中的流體迫使到連接導(dǎo)管110中并且第二次填充計量室112。接著，處理器控制筒轉(zhuǎn)動器以增加筒300的旋轉(zhuǎn)速率以便將來自計量室的流體的第二部分轉(zhuǎn)移通過閥并且將第二剩余部分轉(zhuǎn)移回到等分室中。最后，在步驟1210中，處理器控制測量系統(tǒng)112以便在測量結(jié)構(gòu)110中執(zhí)行測量。

附圖標(biāo)記列表：

100 流體部件

102 旋轉(zhuǎn)軸線

104 流體室

106 流體室導(dǎo)管

108 等分室

110 連接導(dǎo)管

112 計量室

114 導(dǎo)管入口

116 導(dǎo)管出口

118 圓形圓弧

120 管

121 閥

122 下游流體元件

124 膨脹室

126 上邊緣

128 通風(fēng)孔

130 輪廓A-A

132 過量流體室

134 流體連接件

136 流體連接入口

138 毛細(xì)管閥

140 故障保護(hù)室

200 截面圖A-A

202 筒的主體

204 側(cè)壁

206 中心區(qū)

208 蓋

210 支撐結(jié)構(gòu)

300 筒

306 具有流體的流體儲器

307 流體

308 可刺穿密封件

310 刺穿元件

312 接合表面或者儲器打開元件

336 流體結(jié)構(gòu)

338 流體元件

340 虹吸管

342 通風(fēng)孔

344 測量結(jié)構(gòu)

346 開口

348 遮蔽蓋

400 旋轉(zhuǎn)方向

500 最大流體液面

800 分割線

802 流體的部分

804 流體的剩余部分

1100 自動分析儀

1102 筒轉(zhuǎn)動器

1104 馬達(dá)

1106 夾持器

1108 筒的部分

1110 測量結(jié)構(gòu)

1111 致動器

1112 測量系統(tǒng)

1114 控制器

1116 硬件接口

1118 處理器

1120 電子儲存器

1122 電子存儲器

1124 網(wǎng)絡(luò)接口

1126 網(wǎng)絡(luò)連接

1128 實驗室信息系統(tǒng)

1130 可執(zhí)行指令

1132 測量

1200 控制筒的旋轉(zhuǎn)速率以便使用流體結(jié)構(gòu)來將生物樣品處理為經(jīng)處理的生物樣品

1202 降低筒的旋轉(zhuǎn)速率以便將等分室中的流體迫使到連接導(dǎo)管中并且第一次填充計量室

1204 增加筒的旋轉(zhuǎn)速率以便將來自計量室的流體的第一部分轉(zhuǎn)移通過閥并且將第一剩余部分轉(zhuǎn)移回到等分室中

1206 降低筒的旋轉(zhuǎn)速率以便將等分室中的流體迫使到連接導(dǎo)管中并且第二次填充計量室

1208 增加筒的旋轉(zhuǎn)速率以便將來自計量室的流體的第二部分轉(zhuǎn)移通過閥并且將第二剩余部分轉(zhuǎn)移回到等分室中

1210 控制測量系統(tǒng)以使用測量結(jié)構(gòu)和使用測量系統(tǒng)來執(zhí)行測量。