有關(guān)申請的交叉引用

本申請依據(jù)u.s.c.§119(e)要求2014年08月05日提交的、具有序號62/033,116的美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)，其在此全文引入以供參考。

本發(fā)明涉及一種用于檢測分析物的儀器及其使用方法。

背景技術(shù)：

出于例如診斷目的的、用于檢測樣品(例如，存在于血清中的病原體、體液、鼻部/鼻咽拭子或者目標(biāo)個體的唾液)中分析物的傳統(tǒng)設(shè)備包括相對大數(shù)量或者體積的樣品或者分析物。樣品必須被運送到具有大型儀器的裝備良好的實驗室并且要求一些程序步驟，諸如樣品制備、生物測試或者光學(xué)檢驗。換句話說，許多用于檢測分析物的傳統(tǒng)設(shè)備是費用高昂且費時的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)上述背景技術(shù)，本發(fā)明的目的是提供一種用于檢測一個或多個分析物的改進(jìn)設(shè)備。

因此，本發(fā)明一方面為一種用于從樣品中檢測至少一個或多個分析物的設(shè)備，包括(a)微流體卡盒驅(qū)動單元，其包括被配置為容納微流體卡盒的卡盒腔，該微流體卡盒具有用于與分析物相互作用或者反應(yīng)的第一部分；和至少一個被配置為與微流體卡盒相連以與其電連接的電連接器；(b)光學(xué)檢驗單元，其被配置為，在預(yù)定條件下由于分析物的存在，檢測由第一部分產(chǎn)生的至少一個信號，該單元包括被配置為容納至少微流體卡盒的第一部分的收集托盤；照明系統(tǒng)，其被配置為直接將光傳遞至第一部分，由此提供預(yù)定條件；以及被配置為檢測信號的光學(xué)傳感器；和(c)控制單元，其被配置為控制由光學(xué)檢驗單元獲得的信號的定量和定性分析，對接和存儲以及控制和監(jiān)控設(shè)備的操作。

另一方面，本發(fā)明為一種微流體卡盒，包括(1)包括多個儲液槽的微流體芯片，其中至少一個儲液槽被配置為容納包括分析物的樣品，而其余儲液槽被配置為容納至少一種試劑；和(2)診斷芯片，其可拆卸地附接到微流體芯片上，其中微流體芯片被進(jìn)一步配置為使樣品和試劑從多個儲液槽移動到診斷芯片；其中診斷芯片預(yù)涂有檢測點陣列，該陣列被配置為與分析物相互作用或者反應(yīng)以在預(yù)定條件下產(chǎn)生至少一個信號。根據(jù)另一方面，本發(fā)明為一種用于檢測至少一種分析物的方法，包括如下步驟，(a)將適當(dāng)量的至少一種試劑和包括分析物的至少一個樣品裝載到微流體卡盒上；(b)將微流體卡盒放入(docking)到被配置為接收該微流體卡盒的卡盒腔內(nèi)；(c)一旦經(jīng)由至少一個電連接從卡盒腔接收電流，引導(dǎo)所述試劑和所述樣品按照預(yù)定順序通過微流體卡盒的至少一個微流體通道流到微流體卡盒的第一部分；(d)為微流體卡盒的第一部分提供預(yù)定條件以產(chǎn)生至少一個信號；(e)使用光學(xué)傳感器檢測至少一個信號和收集資料；以及(f)利用微處理器分析數(shù)據(jù)以定量或者定性地確定分析物的存在，其中微流體卡盒的第一部分預(yù)涂有檢測點陣列，該陣列被配置為與分析物相互作用或者反應(yīng)以在預(yù)定條件下產(chǎn)生至少一個信號。

本發(fā)明有很多優(yōu)勢。本發(fā)明用于檢測分析物的設(shè)備包括相對小的數(shù)量或者體積的樣品(例如從幾微升(μl)到幾百μl)同時使用集成式反應(yīng)-檢測儀器/技術(shù)。因而，這是為現(xiàn)場工作人員提供真正便利的真實"現(xiàn)場測試設(shè)備"。因此，大大減少了實驗室分析物的專用處理和輸送以及會影響分析物質(zhì)量的過長的輸送時間。

本發(fā)明的另一個優(yōu)勢在于，與常規(guī)診斷方法或系統(tǒng)相比，本發(fā)明的設(shè)備要求很少或者不要求樣品制備，因而減少處理時間。

本發(fā)明的另一個優(yōu)勢在于，其可用于診斷和食品安全分析的各個區(qū)域。這種應(yīng)用，包括但不限于，動物免疫診斷(例如豬流行性感冒病毒(例如h1n1)感染，豬繁殖和呼吸綜合癥(prrs)，?？谔阋?fmd)，典型豬瘟(csfv)感染，和牛海綿狀腦病(bse)傳染病)，食品安全測試(例如食物過敏原(例如花生、海鮮)，黃曲霉素和三聚氰胺的檢測)，受試人群的臨床檢測(例如傳染性疾病(性傳播疾病(std)，ebola病毒，中東呼吸綜合癥冠狀病毒(mers-cov)和流感病毒傳染)，熱帶疾病(例如登革熱病毒以及日本腦炎病毒傳染)和落入病理途徑中抗原/抗體免疫機(jī)制的新型緊急傳染性疾病)。某些優(yōu)選實現(xiàn)方式適合于在同一樣品同一程序中對多個分析物進(jìn)行分析，明顯降低檢查多種疾病/分析物所涉及的成本和處理時間。

總結(jié)來說，用于檢測分析物的即時(instant)發(fā)明設(shè)備的優(yōu)勢是低成本、節(jié)省時間和空間，便攜并且對用于引導(dǎo)大規(guī)?？焖俨⑶椰F(xiàn)場有效地完成分析物檢測的技能和技巧要求程度低。

附圖說明

可以結(jié)合伴隨的附圖參考接下來的詳細(xì)說明實現(xiàn)對本發(fā)明的更徹底了解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式圖示出診斷系統(tǒng)的框圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明同一實施方式的診斷系統(tǒng)的示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明同一實施方式的診斷系統(tǒng)的微流體卡盒驅(qū)動單元的示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明同一實施方式的診斷系統(tǒng)的光學(xué)檢驗單元的示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明同一實施方式的微流體卡盒的示意性俯視圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明同一實施方式的微流體卡盒的示意性仰視圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明同一實施方式的微流體卡盒的示意性分解圖；

圖8是根據(jù)本發(fā)明同一實施方式的微流體卡盒的示意性側(cè)視圖；

圖9是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的診斷芯片上的檢測點的涂覆工藝和沉積的流程圖；

圖10描述了熒光標(biāo)記h7n9抗原的檢測；

圖11是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的現(xiàn)場診斷方法和診斷系統(tǒng)操作的流程圖；和

圖12是根據(jù)本發(fā)明替代實施方式的診斷系統(tǒng)的光學(xué)檢驗單元的示意圖。

具體實施方式

正如這里以及權(quán)利要求書中所用的，"包括"表示包括下列元件而不排除其他元件。

"分析物"包括但不限于，存在于例如來自目標(biāo)個體的例如體液或者血清樣品中的病原體或者生物分子，所述目標(biāo)個體包括但不限于例如動物或受試人群。

圖1和圖2圖示出現(xiàn)場快速結(jié)果產(chǎn)生診斷系統(tǒng)，其包括診斷設(shè)備20和與診斷設(shè)備20一起操作的微流體卡盒22。包括微流體芯片24和診斷芯片26的微流體卡盒22被配置為收集和處理至少一個的樣品，所述樣品可以包括至少一個分析物。微流體卡盒22還容納或者保存至少一種試劑。診斷設(shè)備20，其為便攜的、可手持的緊湊型裝置，包括控制單元28，微流體卡盒驅(qū)動單元30，光學(xué)檢驗單元32和顯示單元34?？刂茊卧?8控制微流體卡盒驅(qū)動單元30，光學(xué)檢驗單元32和顯示單元34并與其相連。微流體卡盒驅(qū)動單元30被配置為容納和驅(qū)動微流體卡盒22，因此收集的樣品和試劑按預(yù)定順序穿過微流體芯片24和診斷芯片26。光學(xué)檢驗單元32被配置為容納和檢驗診斷芯片26用于分析分析物的存在。顯示單元34被配置為向用戶顯示包括分析/診斷結(jié)果的相關(guān)信息。圖2圖示出，控制單元28，微流體卡盒驅(qū)動單元30，光學(xué)檢驗單元32和顯示單元34被封裝在獨立的(self-contained)診斷設(shè)備中，該診斷設(shè)備包括位于其前面板40上分別用于容納微流體卡盒22和診斷芯片26的微流體卡盒容納孔36和診斷芯片容納孔38。

如圖3所示的微流體卡盒驅(qū)動單元30包括用于容納微流體卡盒22的卡盒腔42?？ê星?2包括電連接器44，其用作微流體卡盒22界面來驅(qū)動/控制以及向微流體卡盒22提供強(qiáng)電力/電流以執(zhí)行預(yù)定順序用于使試劑和樣品從微流體芯片24運動到診斷芯片26進(jìn)行反應(yīng)。預(yù)定順序?qū)⒃谙旅孢M(jìn)行詳細(xì)論述。通過接線電纜46將控制信號和動力提供到電連接器44。

如圖4所示的光學(xué)檢驗單元32是小型的，其可對小于幾千克(kg)進(jìn)行稱重用于現(xiàn)場分析物分析/檢測。光學(xué)檢驗單元32包括光學(xué)傳感器48，照明系統(tǒng)50和由支撐板54支撐的診斷芯片收集托盤52?？蓮脑\斷芯片收集托盤機(jī)架(bay)56中釋放的診斷芯片收集托盤54包括診斷芯片座58和托盤按鈕60。托盤按鈕60啟動診斷芯片收集托盤52的釋放。在備用狀態(tài)，診斷芯片收集托盤52位于診斷芯片收集托盤機(jī)架56中(例如在放入位置)。在這個狀態(tài)下，當(dāng)診斷芯片收集托盤52裝有彈簧時，診斷芯片收集托盤52通過鉤子鎖定在診斷芯片收集托盤機(jī)架56上。當(dāng)按下托盤按鈕60時，診斷芯片收集托盤52從鉤子上脫下因此處于放入位置的診斷芯片收集托盤52通過彈簧推動遠(yuǎn)離診斷芯片收集托盤56。因而，診斷芯片座58被支撐在診斷設(shè)備20之外以容納微流體卡盒22的診斷芯片26。診斷芯片座58在被推向診斷設(shè)備20時縮回到診斷芯片收集托盤機(jī)架56內(nèi)放入位置。

照明系統(tǒng)50包括二極管激光器，其在診斷芯片26上發(fā)出具有至少一個預(yù)定波長的至少一個激光束來產(chǎn)生至少一個信號。選擇激光束的預(yù)定波長，因此產(chǎn)生至少一個可由光學(xué)傳感器48檢測的信號。激光束的強(qiáng)度和波長可由用戶通過控制單元28進(jìn)行選擇/控制用于檢測特定分析物。將激光束以一定角度轉(zhuǎn)向診斷芯片26以便避免反射并且高質(zhì)量地產(chǎn)生信號。預(yù)定波長，舉例來說，處于465到500nm，400到700nm，430到465nm，500到550nm，550到580nm，580到620nm或者620到700nm的范圍內(nèi)。

當(dāng)診斷芯片收集托盤52位于其放入位置時，診斷芯片座58位于光學(xué)傳感器48和照明系統(tǒng)50下方。光學(xué)傳感器48包括相機(jī)62和至少一個物鏡64以從診斷芯片26接收信號，該信號是通過照明系統(tǒng)50在固定在診斷芯片座58上的診斷芯片26上發(fā)射激光產(chǎn)生的。然后將接收到的信號發(fā)送到控制單元28進(jìn)行分析?？刂茊卧?8通常包括微處理器(cpu)、存儲器和輸入/輸出(i/o)接口?？刂茊卧?8控制由光學(xué)檢驗單元32獲得的信號的定量和定性分析，對接和存儲，以及控制和監(jiān)視診斷設(shè)備20的所有操作。

如圖5和圖6所示的微流體卡盒22包括附接到微流體芯片24的診斷芯片26。在圖示實施方案中，其具有小于信用卡的尺寸，具有1-10mm的厚度。微流體芯片24包括電連接接口78，上部68和附接到上部68的下部70，該電連接接口78用于接收通過卡盒腔42的電連接器44提供的控制信號和電力。在該實施例中，上部68和下部70利用粘合材料或者通過焊接工藝組裝在一起。下部70可由絕緣材料制成，諸如塑料和樹脂材料。如圖5所示，上部68具有多個微槽66，具有與微流體芯片24流體連通的通道開口72，以及用于將微流體芯片24附接到通道開口72的粘合劑74。微流體卡盒的下部70具有用于將微孔膜76置于其中的槽，如圖6所示。

現(xiàn)在參見圖7和圖8，上部68由丙烯酸，聚碳酸酯或者諸如此類的塑料材料制成。其可以是透明的以便允許用戶觀察微流體芯片24內(nèi)部的流體狀態(tài)。塑料部件可通過注塑工藝結(jié)合其他工藝制造，諸如熱壓和微加工方法。上部68包括位于相應(yīng)多個儲液槽80中的多個微槽66，其中至少一個儲液槽被配置為從頂部接收樣品，并且至少一個儲液槽被配置為容納至少一種試劑用于促進(jìn)分析物相互作用的分子和分析物之間的反應(yīng)或者相互作用。因而，分析物的檢測變得方便。保存在至少一個儲液槽中的試劑選自由沖洗緩沖液和封閉緩沖液組成的組。在一個實施方式中，沖洗緩沖液為磷酸鹽緩沖鹽水(pbs)而封閉緩沖液為pbs和牛血清蛋白(bsa)。樣品從微流體芯片24移動到診斷芯片26用于在診斷芯片26上進(jìn)行分析物反應(yīng)/相互作用。在每一個儲液槽80中，至少一個微流體通道86在上部68和下部70之間的接口處位于微槽66下方，如圖8所示。試劑和樣品通過微流體通道86從微流體芯片24移動到診斷芯片26，然后移動到通道開口72。每一個儲液槽80集成有微泵，該微泵構(gòu)造有置于其中的少量水凝膠82。水凝膠82與集成在下部70的建造材料上的導(dǎo)電電路痕跡(traces)84接觸。這些微泵由通過導(dǎo)電回路痕跡84提供的電流操作。這些微泵推動樣品和試劑經(jīng)過微流體通道86，由此樣品與試劑混合，并且通過使水凝膠82膨脹和收縮推到通道開口72。通過經(jīng)過電連接器44和電連接接口78之間的連接器發(fā)送信號和電力，由診斷設(shè)備20的微流體卡盒驅(qū)動單元30控制水凝膠82的膨脹和收縮，水凝膠還與導(dǎo)電電路痕跡84電連接。泵是封裝在內(nèi)的因此可以避免污染和交叉污染問題。每一個儲液槽80的體積在1-80μl的范圍內(nèi)。

診斷芯片26由玻璃，硅或者塑料制成并且通過粘合劑74可拆卸地附接到微流體芯片24上。診斷芯片26的下表面(即正對通道開口72的表面)朝向通道開口72放置并與其流體連通，該表面預(yù)涂有與存在于樣品中的分析物反應(yīng)/相互作用以在特定條件下(例如在由特定波長的激光輻射時產(chǎn)生熒光信號)產(chǎn)生至少一個信號的檢測點陣列。在一個實施方式中，檢測點分別包括與至少一個分析物反應(yīng)/相互作用的至少一個分析物相互作用的分子。在一個特定實施方式中，分析物相互作用的分子是特定的蛋白質(zhì)或者縮氨酸，其與處于完整狀態(tài)或者位于適于檢測位置的至少一種特定病毒/細(xì)菌(例如抗原)結(jié)合。檢測點陣列位于通道開口72周圍1-15毫米(mm)內(nèi)，因此混合后的樣品和試劑可在其被泵出通道開口72時通過陣列涂布。正對微流體芯片24的診斷芯片26的下表面首先涂有第一涂層，用于使之后涂覆的檢測點固定化而不改變檢測點的結(jié)構(gòu)(例如，使包括在檢測點內(nèi)的分析物相互作用的分子的結(jié)合位置可被分析物接近)。第一涂層還將生成用于發(fā)生分析物反應(yīng)/相互作用的親水環(huán)境?？梢詢?yōu)化的是使非?；磻?yīng)/相互作用最小化由此減少即時裝置中的背景噪聲信號。一旦第一涂層形成，檢測點以預(yù)定圖案(例如，陣列)沉積在診斷芯片26的下表面上。選擇按需滴定方法來將其散布到診斷芯片26上。在一個實施方式中，按需滴定方法可通過微陣列打印機(jī)進(jìn)行。具有在其上反應(yīng)/相互作用的混合試劑和樣品(其可以包括分析物)的診斷芯片26與微流體芯片24分開并放置到診斷芯片座58上用于通過光學(xué)檢驗單元32進(jìn)一步分析。診斷芯片26上的混合樣品和試劑可在將診斷芯片26和微流體芯片24分開之前或之后干燥。

在一個示例性實施方式中，在診斷芯片26的表面上，包含例如h7n9流感病毒抗原的檢測點的涂敷工藝和沉積步驟圖示于圖9中并且接下來進(jìn)行詳述：

對于清洗步驟88：玻璃材料的診斷芯片26部分浸在含有丙酮的250毫升(ml)燒杯中。然后進(jìn)行5分鐘(mins)超聲處理以便清洗診斷芯片26的浸入部分。然后用鑷子將診斷芯片26轉(zhuǎn)移到另一個含有乙醇的250ml燒杯。然后再次進(jìn)行5mins超聲處理。

對于羥化步驟90：將75ml的95％硫酸轉(zhuǎn)移到250ml燒杯中。然后將25ml的34.5％體積比(volumetovolume)(v/v)的雙氧水滴到同一燒杯中，因此雙氧水的最終濃度為8.63％，并且濃硫酸和34.5％雙氧水的體積之間的合成比例(piranhasolution,食人魚洗液)為1:3v/v。因此，隨后將來自清洗步驟88的診斷芯片26在室溫下浸入上述溶液2小時(hrs)。然后用鑷子將處理過的診斷芯片26從食人魚溶液中取出并使用洗滌瓶用超純水漂洗5mins。食人魚溶液丟棄到廢物瓶中。接下來，用鑷子將處理過的診斷芯片26轉(zhuǎn)移到含有95％純乙醇的250ml燒杯中。然后再次進(jìn)行5mins超聲處理。然后在另一個含有凈化水的250ml燒杯中再一次重復(fù)所處理診斷芯片26的這種步驟。

對于酸化步驟92：將25ml的鹽酸轉(zhuǎn)移到50ml反應(yīng)管中。然后將25ml乙醇添加到同一試管中。然后用鑷子將來自羥化步驟90的診斷芯片26轉(zhuǎn)移到上述溶液中并且在37攝氏度(℃)下反應(yīng)3hrs。然后用鑷子將處理過的診斷芯片26從溶液中取出并使用洗滌瓶用超純水漂洗5mins。將溶液丟棄到廢物瓶中。因此，隨后用鑷子將清洗過的診斷芯片26轉(zhuǎn)移到含有95％純乙醇的250ml燒杯中。然后進(jìn)行5mins超聲處理。

然后用鑷子將診斷芯片26轉(zhuǎn)移到另一個含有凈化水的250ml燒杯中。然后再次進(jìn)行5mins超聲處理。之后，用鑷子將處理過的診斷芯片26轉(zhuǎn)移到250ml燒杯中并且在繼續(xù)進(jìn)行如下所述的氨化步驟94之前，在烘箱中在60℃保溫30mins進(jìn)行干燥。

對于氨化步驟94：在室溫下將6.641克(g)的3-氨丙基三乙氧基甲硅烷(aptes)(易潮的)滴到50ml反應(yīng)管(第一次使用)中。然后將43ml乙醇滴到同一試管中。接下來，隨后將0.1ml乙酸添加到同一試管中。然后用鑷子將來自酸化步驟92的處理過的診斷芯片26轉(zhuǎn)移到上述溶液中并在50℃下反應(yīng)24hrs。因此，隨后用鑷子將診斷芯片26轉(zhuǎn)移到含有95％純乙醇的250ml燒杯中。然后進(jìn)行5mins超聲處理。然后用鑷子將診斷芯片26轉(zhuǎn)移到另一個含有凈化水的250ml燒杯中，然后再次進(jìn)行5mins超聲處理。之后，用鑷子將處理過的診斷芯片26轉(zhuǎn)移到250ml燒杯中并且在烘箱中在120℃保溫30mins進(jìn)行干燥。

對于添加步驟96-添加醛基：分別在50ml反應(yīng)管中制備百分之二十五的戊二醛。然后用鑷子將來自氨化步驟94的處理過的診斷芯片26轉(zhuǎn)移到上述溶液中并在室溫下反應(yīng)24hrs。因此，隨后用鑷子將診斷芯片26轉(zhuǎn)移到含有95％純乙醇的250ml燒杯中。然后進(jìn)行5mins超聲處理。然后用鑷子將診斷芯片26轉(zhuǎn)移到另一個含有凈化水的250ml燒杯中，然后再次進(jìn)行5mins超聲處理。然后在另一個含有凈化水的250ml燒杯中再一次重復(fù)這種步驟。接下來，用鑷子將處理過的診斷芯片26轉(zhuǎn)移到250ml燒杯中并且在烘箱中在60℃保溫30mins進(jìn)行干燥。

在替代實施方式中，用去離子水漂洗診斷芯片26，然后用1:3體積比(v/v)的清洗劑：去離子水混合物超聲處理5mins。隨后將清洗過的診斷芯片26浸在去離子水(傾析之后)中5mins，并且最后浸在丙酮中5mins。然后用壓縮空氣干燥清洗過的診斷芯片26。接下來，然后將3-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(3-glycidoxypropyltrimethoxysilane)溶入丙酮中并用滴管與棉膠溶液(10％，由wako獲得)混合。將診斷芯片26浸在該混合物中并且慢慢地從該混合物中移出。然后診斷芯片26在空氣中干燥并且變成白膜。涂覆過的診斷芯片26在80℃下進(jìn)一步保溫1小時。然后在室溫下平衡之后將診斷芯片26浸在20ml乙醇中5mins。然后用水徹底漂洗診斷芯片26，隨后用丙酮和水漂洗。診斷芯片26變得透明并且在用于例如如下所述的打印步驟98之前在室溫下進(jìn)行存儲。

對于打印步驟98-pbs緩沖液，h7n9抗原或者bsa在涂有如步驟96中所述的醛基的診斷芯片26或者在由酸化步驟92獲得的透明診斷芯片26上的打?。簩τ谟胮bs緩沖液打印，在4mlpbs中制備40％甘油的墨水制劑并將其裝在打印機(jī)墨盒中。對于打印h7n9抗原，制備0.1mlh7n9抗原(來自sinobiological，1毫克(mg)/ml)和1.5mlpbs中40％甘油組成的墨水制劑，并將該混合物裝在打印機(jī)墨盒中。對于用bsa打印，制備1ml中1000微克(mg)的bsa(來自thermo，產(chǎn)品號碼23208)溶液和4mlpbs中40％甘油組成的墨水制劑，并且將該混合物裝在打印機(jī)墨盒中。接下來，安設(shè)fujifilmdimatrixmaterials打印機(jī)(型號dmp-2831)。然后將準(zhǔn)備好的墨盒固定到打印頭上(預(yù)防措施:確保溶液中觀察不到氣泡，尤其是沒有困在進(jìn)氣流道中的。如果不行，手指輕敲墨盒直至將氣泡從通道內(nèi)去除)。然后驗證來自16個噴嘴的溶液滴滴落穩(wěn)定性。還選擇至少一個具有完好狀態(tài)的噴嘴在來自添加步驟96的處理過的診斷芯片26上進(jìn)行點陣打印。然后將200μm的h7n9抗原或者bsa點打印到處理過的診斷芯片26上。然后將打印的診斷芯片26轉(zhuǎn)移至帶蓋的培養(yǎng)皿中，然后在干燥步驟100中在37℃下在干燥箱中保溫2hrs。

然后使用粘合劑74將來自干燥步驟100的玻璃材料制成的加工診斷芯片26的打印面附接到裝載有如前所述用于檢測的樣品的微流體芯片24的上部68，并且在與含有分析物的樣品反應(yīng)/相互作用之后通過光學(xué)檢驗單元32從微流體芯片24中移出進(jìn)行光學(xué)檢驗。正如圖示于圖10中通過使用1:80稀釋h7n9抗體所揭示的，打印在用25％戊二醛處理24hrs的玻璃診斷芯片上的示例性打印圖案(4x放大)的抗原。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向如圖11所示的現(xiàn)場診斷方法和診斷系統(tǒng)的操作。微流體芯片24首先通過在裝載步驟102中將樣品分布到儲液槽80中裝載有合適數(shù)量的包含分析物的樣品(例如血清樣品)。意圖便于分析物檢測的試劑也類似分配從而分離儲液槽80。保存在至少一個儲液槽中的試劑選自由沖洗緩沖液和封閉緩沖液組成的組。在一個實施方式中，清洗緩沖液是pbs而封閉緩沖液是pbs和bsa。然后在附接步驟104，使診斷芯片26帶到粘合劑74處以將診斷芯片26附接到微流體芯片24上。具有檢測點陣列和第一涂層的診斷芯片26表面將正對通道開口72和位于微流體芯片24上部68的粘合劑74。檢測點陣列和第一涂層應(yīng)當(dāng)位于通道開口72的1-15mm的近處。然后在放入步驟106中，通過使電連接接口78通過微流體卡盒容納孔36，將通過附接微流體芯片24和診斷芯片26形成的微流體卡盒22附在(docketed)微流體卡盒驅(qū)動單元30的卡盒腔42內(nèi)，因此電連接接口78將與電連接器44接觸。然后在涂布分析物步驟108，使混合后的樣品和試劑通過檢測點陣列涂布。這通過使樣品和試劑通過微流體芯片24的微流體通道86從儲液槽80流到通道開口72實現(xiàn)。一旦經(jīng)由電連接器44通過電連接接口78從微流體卡盒腔接收電流和信號，微泵將以如控制單元28的微處理器所指示的時間、速度和順序使樣品經(jīng)過微流體通道86。從通道開口72排出的混合后的樣品和試劑(樣品與試劑在如前所述流經(jīng)微流體芯片24的微流體通道86時混合)經(jīng)過診斷芯片26的下表面涂布。儲液槽80中的所有氣泡通過微孔膜76去除，該微孔膜在樣品從微流體通道86通過時位于微流體芯片24下部70?；旌虾蟮臉悠泛驮噭┩坎嫉膮^(qū)域覆蓋檢測點陣列所處位置，因此分析物可在檢測點與分析物相互作用的分子反應(yīng)/相互作用。在一個實施方式中，步驟108進(jìn)一步包括進(jìn)一步使微流體芯片24涂布第二輔助試劑的步驟，第二輔助試劑位于其中一個儲液槽80中，通過微流體芯片24的微流體通道86流到診斷芯片26，用于附接第二分子，以在將混合后的樣品和試劑涂布到檢測點陣列之后便于反應(yīng)或者相互作用后的分析物的檢測。當(dāng)泵送和分析物反應(yīng)/相互作用停止時，微流體卡盒22從微流體卡盒驅(qū)動單元30的卡盒腔42中卸下(unpluggedfrom)。然后在分離步驟110將其上帶有分析物的診斷芯片26與微流體芯片24分開。診斷芯片26上混合后的樣品和試劑可在將診斷芯片26和微流體芯片24分開之前或之后干燥。在診斷芯片裝載步驟112中，然后使診斷芯片收集托盤52和診斷芯片座58與診斷芯片收集托盤機(jī)架56中分離，并且伸出到診斷設(shè)備20之外用于容納診斷芯片26。診斷芯片26放置并且固定在診斷芯片座58上。之后，診斷芯片收集托盤52和診斷芯片座58被推向診斷設(shè)備20，因此診斷芯片收集托盤52位于診斷芯片收集托盤機(jī)架56中。之后，開始分析步驟114。當(dāng)診斷芯片收集托盤52位于診斷芯片收集托盤機(jī)架56中時，診斷芯片26位于光學(xué)傳感器48下方。一旦從微處理器收到啟動信號，來自照明系統(tǒng)50的光束(例如激光束)隨后將被引導(dǎo)至診斷芯片26上以產(chǎn)生至少一個可由光學(xué)傳感器48檢測的信號(假設(shè)混合后的樣品和試劑包括分析物)。在一個實施方式中，至少一個信號包括熒光信號，該信號在以合適波長(例如488nm)通過合適的光輻射診斷芯片26時產(chǎn)生。收集的信號將轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，然后該數(shù)據(jù)被傳遞至控制單元28的微處理器并在其中進(jìn)行分析以定量或定性地確定分析物的存在。結(jié)果將在相對短的時間(快速)(例如在10-25mins范圍內(nèi))顯示在設(shè)備的顯示單元34上。

控制單元28進(jìn)一步包括非暫時計算機(jī)可讀介質(zhì)用以存儲計算機(jī)可讀代碼因此在其通過微處理器執(zhí)行時產(chǎn)生信號并且控制診斷設(shè)備20的所有部件來執(zhí)行和操作如上所述的步驟。非暫時計算機(jī)可讀介質(zhì)包括所有已知類型的數(shù)據(jù)存儲器和/或傳輸介質(zhì)，包括磁介質(zhì)，光學(xué)介質(zhì)，隨機(jī)存取存儲器(ram)，只讀存儲器(rom)，數(shù)據(jù)高速緩沖存儲器，數(shù)據(jù)對象，等等。此外，存儲器可位于包括一種或多種類型的數(shù)據(jù)存儲器的一個物理位置，或者以各種形式經(jīng)過多個物理系統(tǒng)分配。

在一個實施方式中，控制單元28包括系統(tǒng)操作所需的軟件模塊。模塊包括操作系統(tǒng)，應(yīng)用模塊，圖像處理模塊，用于控制流體在如上所述的微流體芯片24中流動的微流體卡盒驅(qū)動軟件模塊和用戶界面軟件模塊。操作系統(tǒng)管理計算機(jī)硬件資源并為所有計算機(jī)軟件模塊提供通用服務(wù)。操作系統(tǒng)可以是蘋果ios，安卓，微軟windows或linux。操作系統(tǒng)還集成了各種通信協(xié)議，有線或者無線的，諸如局域網(wǎng)(lan)，usb，wi-fi，藍(lán)牙等等。應(yīng)用模塊是設(shè)計為實現(xiàn)設(shè)備操作的一組程序。其管理設(shè)備數(shù)據(jù)以及作業(yè)數(shù)據(jù)，程序數(shù)據(jù)，客戶數(shù)據(jù)，微流體卡盒數(shù)據(jù)，泵設(shè)置，光學(xué)傳感器設(shè)置以及從光學(xué)檢驗單元32收集的數(shù)據(jù)。圖像處理模塊從光學(xué)檢驗單元32收集數(shù)據(jù)。圖像處理模塊選擇診斷芯片26的興趣區(qū)域并且控制圖像的獲取。圖像處理模塊還修正所獲取圖像的亮度和對比度。一旦從圖像處理模塊接收圖像，控制單元28根據(jù)光學(xué)傳感器48的設(shè)置測量診斷芯片26的圖像并且比較圖像。然后圖像處理模塊計數(shù)并根據(jù)設(shè)置極限計算，并將分析結(jié)果發(fā)送到用戶界面軟件模塊。微流體卡盒驅(qū)動軟件模塊被設(shè)計為指示微流體卡盒驅(qū)動單元30控制電流和在微流體芯片24上將這種電流輸送到微流體泵的時間。電流越強(qiáng)和/或輸送這種電流的時間越長，越多的流體從儲液槽80中泵出。用戶界面軟件模塊是允許用戶通過圖形圖表，目視指示器，諸如符號和指令，與設(shè)備相互作用的界面。用戶界面軟件模塊使該設(shè)備對非本領(lǐng)域人員倆說是非常便于操作的，允許用戶輕易地獲得、理解、增加、編輯和刪除信息而不需要任何專業(yè)技能。此外使用戶感覺到，他們借助于圖形，聲音以及用戶界面軟件模塊給出的通知和指令傳輸而與光學(xué)檢驗單元32有緊密聯(lián)系。

因此本發(fā)明的示例性實施方式已經(jīng)完全進(jìn)行了描述。雖然本說明書涉及特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是，本發(fā)明可根據(jù)這些具體細(xì)節(jié)的變化進(jìn)行實施。因此本發(fā)明不應(yīng)被看作限于在此所述的實施方式。

舉例來說，需要電源供給單元來啟動系統(tǒng)但是未詳細(xì)論述，因為本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是，需要電源進(jìn)行設(shè)備操作。該單元包括至少一個可再充電電池組，電池充電器端口，電源開關(guān)和電源管理電子電路。傳統(tǒng)的可再充電電池組可由鋰離子，鋰聚合物或者其他的大容量電池制成。電源供給單元中的可再充電電池組可在沒有公共電力供給所謂的邊遠(yuǎn)地區(qū)支持幾個小時的設(shè)備操作。電源供給單元具有電池保護(hù)電路，其可保護(hù)可再充電電池組避免過量充電，過電流和過高溫度以便保證設(shè)備和用戶的安全。電源供給單元還具有電池連接器從而讓用戶在使用時間延長時用備用充滿電池替換完全放電電池。電源管理電子電路用于將可再充電電池組電壓轉(zhuǎn)換為不同系統(tǒng)單元所要求的不同電壓。電源管理電子電路與控制單元28，可再充電電池組，微流體卡盒驅(qū)動單元30和光學(xué)檢驗?zāi)K相連。電源管理電子電路在需要節(jié)省設(shè)備電力消耗時提供啟動，終止和電壓的變化。這些指令信號由控制單元28給出。此外，電池充電器提供直流電流(dc)以經(jīng)過位于設(shè)備后面板上的電池充電器端口為系統(tǒng)中的可再充電電池組充電。該設(shè)備可在即使可再充電電池組放空但存在公共電力供給時進(jìn)行操作。電池充電器端口可在可再充電電池組充完時拆下。

該設(shè)備進(jìn)一步包括至少一個usb端口或者任一其他數(shù)據(jù)通訊裝置以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸中常用通信協(xié)議的操作。顯示單元裝配在設(shè)備中作為人機(jī)界面。顯示單元為高分辨率彩色顯示器，其可以是液晶顯示器(lcd)，有機(jī)發(fā)光二極管(oled)或者其他種類的顯示器。顯示單元可與觸屏面板集成，因此其可從人指的碰觸接收指令。顯示單元與控制單元28相連。然而，其顯示方式、顯示內(nèi)容通過圖形用戶界面形成。

可用的示例性微流體芯片可以是德國專利申請de102010061910.8和de102010061909.4中公開的微流體芯片。

在一個替代實施方式中，檢查單元32的診斷芯片收集托盤52可由圖12中所示的分析槽116替代。分析槽116包括診斷芯片收集槽118，其被配置為容納診斷芯片26并允許其滑入診斷設(shè)備20的光學(xué)檢驗單元32中。診斷芯片收集槽118的開口具有比診斷芯片26略大的尺寸，因此診斷芯片26可在指定方向上滑入光學(xué)檢驗單元32。分析槽116進(jìn)一步被配置為將診斷芯片26固定在診斷芯片收集槽118中的預(yù)定位置，其中預(yù)定位置位于相機(jī)62的光學(xué)傳感器48下方用于分析。槽狀鉤120也設(shè)置在分析槽116中，其中槽狀鉤120被配置為直接將診斷芯片26固定在預(yù)定位置進(jìn)行分析，并且在這之后直接釋放診斷芯片26。

在又一個替代實施方式中，代替使用至少一個激光束，使用至少一個光束產(chǎn)生至少一個信號用于分析。在該替代實施方式中照明系統(tǒng)50在診斷芯片26上發(fā)出具有至少一個預(yù)定波長的至少一個光束。照明系統(tǒng)50包括發(fā)光二極管(led)，至少一個濾波器和至少一個分色鏡。

在另一個實施方式中，照明系統(tǒng)50具有多于一個的二極管激光器或者多于一個的led。

在又一個實施方式中，檢查單元32的相機(jī)可以是數(shù)字式高分辨率相機(jī)62，其中傳感器選自由互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)傳感器和電荷耦合器件(ccd)傳感器組成的組。數(shù)字式高分辨率相機(jī)62的兆像素處于1.0兆像素到30兆像素的范圍內(nèi)。

在又一個實施方式中，診斷設(shè)備20包括多個微流體換卡盒驅(qū)動單元30和多個光學(xué)檢驗單元32，因此多個分析/診斷可同時進(jìn)行。