用於確定微流體迴路的一個或多個工作參數的方法和裝置的製作方法
2023-07-28 11:50:31 1
專利名稱：用於確定微流體迴路的一個或多個工作參數的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及微流體迴路，特別是涉及用於確定微流體迴路的一個或多個工作參數的方法和裝置。
背景技術：
在微流體系統的製造和使用中已經越來越希望獲得化學和生物信息。微流體系統包括具有大約幾納米至幾百微米尺寸特徵的裝置，這些裝置進行配合以便執行各種所需功能。例如，微流體裝置能夠適合於執行材料分析和操作功能，比如化學、生物和/或物理分析。很多微流體系統所具有的優點是提高的響應時間、所需試樣體積較小和較低的試劑消耗。當使用或產生危險材料時，以微流體體積進行反應也可以提高安全性並減少排放量。
在一些情況下，微流體盒與盒閱讀器結合使用。盒閱讀器例如可以對於微流體盒提供支持功能。在一些情況下，例如盒閱讀器可以提供電控制信號、光束和/或光檢測器、氣動控制壓力或氣流量、電流驅動信號或電場、信號處理和/或其它的支持功能。
很多微流體盒包括一個或多個儲槽、流動槽道、閥、泵和/或其它結構，它們需要協調工作，以便獲得合適的材料分析和/或操作功能，例如化學、生物和/或物理分析。在一些情況下開發了專用的定時協議，以便幫助保證微流體盒的各種操作以合適順序和/或在合適時間進行。開發這樣的定時協議可能是困難和費時的過程。
此外，很多微流體盒由塑料層疊材料或模製部件來製造，以有助於減小微流體盒的尺寸、成本和複雜性。不過，儘管這樣的製造技術可以提供便宜的部件，但是它們通常尺寸精度差和可重複性差，並有不對稱的尺寸和較大公差的截面。這些工藝變化可能使得盒與盒之間產生的流體流量、部件性能等發生變化，這可能降低了預先對於特定等級的微流體盒而開發的任何定時協議的作用。
發明內容
本發明涉及一種用於確定微流體迴路的一個或多個工作參數的方法和裝置。該一個或多個工作參數例如可以涉及用於微流體盒的定時協議。
在一些示例實施例中，根據微流體盒的合適微流體處理來計算不同流動槽道的流速和/或其它合適參數。例如，在一些情況下，可能希望提供鞘流體作為環繞另一流體或試樣流動的鞘，以便形成芯流。在這種情況下，鞘流體的流速可以大於芯流體或試樣的流速。因此，各流動槽道的初始合適流速可以選擇為獲得合適的微流體功能。
為了幫助確定微流體迴路的一個或多個工作參數，在一個示例實施例中，可以利用上述初始流速來測量各個流動槽道的一個或多個潤溼時間，且這些潤溼時間可以與預期值進行比較。各槽道的流速和/或其它合適參數可以進行調節，然後可以再次測量一個或多個潤溼時間並與預期值進行比較。這可以繼續進行，直到調節後的流速產生的潤溼時間與預期值一致。
在一些情況下，一個流動槽道的流體流能夠影響另一流動槽道的流體流，特別是當流動槽道相互流體地連通，例如在交叉區域處。因此，可以同時測量兩個或多個流體槽道的潤溼時間，並與預期值比較。根據該結果，可以調節兩個或更多槽道的流速，且這可以繼續進行，直到測量的潤溼時間與預期值一致。需要時也可以監測和校正氣泡、回流、停止流動和/或其它流動異常的存在。
在一些情況下，可以利用可調節流速來開發定時協議。例如，各流體的開始時間可以根據在微流體盒中的選定流動槽道部分的潤溼時間和長度來計算。為了執行某些分析，可能希望使得第一流體恰好在第二流體之前到達流體交叉區域。這時，根據流體槽道至流體交叉區域的長度以及上述潤溼時間，可以計算第一和第二流體的開始時間。用於定時協議的流速可以是上述調節流速。
也可選擇，或者另外，可以考慮調節開始時間，以便獲得合適的微流體功能。也就是，開始時間(代替或附加流速)可以進行調節，以便微流體盒獲得合適的工作功能。例如，開始時間可以調節成使得各流體在合適時間和/或以合適順序到達微流體盒中的特定位置，例如交叉區域。在一個示例實施例中，對於各流體流可以選擇流體流速，並可以利用這些流體流速來測量相應潤溼時間。根據測量的潤溼時間，初始開始時間可以進行調節，從而使各流體在合適時間和/或以合適順序到達微流體盒中的特定位置。
如上所述，很多微流體盒可以由塑料層壓材料或模製部件來製造，這能夠幫助減少微流體盒的尺寸、成本和複雜性。不過，儘管該製造技術可以提供便宜部件，但是它們通常具有較差的尺寸精度和可重複性，且具有不對稱尺寸和較大公差的截面。這些處理變量可能使得盒與盒之間的流體流、部件性能等發生變化，這可能降低了預先對於特定等級的微流體盒而開發的任何定時協議的準確性和/或性能。
為了幫助補償這些處理變量，可以考慮使得一個或多個流體處理監測部件/結構與微流體盒的功能部件/結構一起製造。可以對處理監測部件/結構進行測試，以便確定手頭的特定微流體盒的處理變量。例如，處理監測部件/結構可以包括一系列流動槽道，這些流動槽道有時具有與微流體盒的功能部分上的流動槽道相似或相同的尺寸。一些或全部處理監測流動槽道的潤溼時間可以進行測量，以便確定手頭的特定微流體盒的特定潤溼時間，而不是確定整個等級的微流體盒的潤溼時間。通過採用手頭的微流體盒的潤溼時間，用於特定微流體盒的定時協議可以更準確。也可以提供其它流體處理監測部件/結構，以便幫助提供可以由微流體卡片閱讀器使用的數據，從而改進特定微流體盒的操作和/或性能。
通過參考下面的詳細說明並結合附圖，將能夠很容易理解和更好地了解本發明的其它目的和本發明的多個附加優點，在全部附圖中，相同參考標號表示相同部件，且附圖中圖1是表示示例微流體盒的特定結構的示意俯視圖；圖2是表示圖1的微流體盒的一個示例流動槽道的示意側剖圖；圖3和圖4是表示圖1的微流體盒的流動槽道的示意側剖圖，其中有流體檢測電路；圖5是表示示例容積驅動壓力源的示意側剖圖，該壓力源適於向圖1的一個或多個流動槽道供給壓力；圖6是表示另一示例壓力源的示意側剖圖，該壓力源適於向圖1的一個或多個流動槽道供給壓力；圖7是表示用於確定微流體盒的控制順序的示例方法的流程圖，該微流體盒包括在交叉區域處交叉的兩個或更多流動槽道；圖8是表示用於確定微流體盒的控制順序的還一示例方法的流程圖，該微流體盒包括在交叉區域處交叉的兩個或更多流動槽道；圖9是表示用於控制流過微流體盒的流體流的示例方法的流程圖，該微流體盒包括在交叉區域處交叉的兩個或更多流動槽道；圖10是表示用於控制流過微流體盒的流體流的另一示例方法的流程圖，該微流體盒包括在交叉區域處交叉的兩個或更多流動槽道；圖11是表示用於圖1的微流體盒的示例定時協議的定時圖；圖12是表示示例微流體盒的特定選擇結構的示意俯視圖，該微流體盒包括一個或多個流體處理監測結構；圖13是表示用於操作圖12的示例微流體盒的微流體卡片閱讀器的示意俯視圖；圖14是表示圖12的示例微流體盒的處理監測區域的更詳細示意俯視圖；圖15是表示用於確定微流體盒的特徵和操作該微流體盒的示例方法的流程圖；圖16是表示用於操作微流體盒的另一示例方法的流程圖；圖17是表示用於確定微流體盒的特徵的還一示例方法的流程圖；以及圖18是表示用於裝箱微流體盒的示例方法的流程圖。
具體實施例方式
圖1是表示一種示例性微流體盒10的特定結構的俯視示意圖。應當知道，該微流體盒10隻是示例，本發明可以用於任意的微流體盒，而不管它的形狀、功能和結構如何。例如，該微流體盒可以用於流式細胞測量術、血液學、分析化學、血液化學分析、尿分析和/或血液氣體分析、電解質測量等。還可以考慮，所示微流體盒10可以由任意合適材料或材料系統製成，例如包括玻璃、矽、一種或多種聚合物、或者任意合適材料或材料系統，或者材料或材料系統的組合。
所示微流體盒10包括在第一交叉區域16處交叉的第一流動槽道12和第二流動槽道14。第三流動槽道18從第一交叉區域16處延伸。第四流動槽道20在第二交叉區域22處與第三流動槽道交叉。第五流動槽道24從第二交叉區域22處延伸。在所示實施例中，第五流動槽道24的一部分通過微流體盒10的光學窗口區域26，該光學窗口區域26能夠用於光學地詢問第五流動槽道24中的流量，這種詢問通常使用微流體盒閱讀器(見圖13)。
在該示例性微流體盒10的正常功能操作過程中，可以以溶解流速沿第一流動槽道12來提供溶解試劑，並以血液試樣流速沿第二流動槽道14來提供血液試樣。血液試樣流速和溶解流速可以通過任意合適的壓力源來控制，例如下面參考圖5和6所示和所述的壓力源。這裡使用的術語壓力源可以根據需要包括正壓力或負壓力(例如真空)。
溶解試劑和血液試樣表示為在第一交叉區域16處交叉。第一交叉區域16可以設置為這樣，當來自第一和第二流動槽道12和14的流體流過第一交叉區域16時，溶解試劑沿周向環繞血液試樣流動。在一些情況下，溶解試劑的流速高於血液試樣的流速，這可以幫助提高在第三槽道18中的流動特性，且在一些情況下有助於形成血液的細帶，它由溶解試劑完全地和均勻地包圍。當它們經過第三流動槽道18時，這樣的帶形流有助於溶解試劑均勻溶解血細胞。
鞘流體可以以鞘流速沿第四流動槽道20提供。在所示微流體盒10中，沿第三流動槽道18流動的該溶解血液試樣在第二交叉區域22處與鞘流體交叉。第二交叉區域22可以設置成這樣，當來自第三和第四流動槽道18和20的流體流過第二交叉區域22時，鞘流體沿周向環繞該溶解的血液試樣流動。在一些情況下，鞘流速明顯高於該溶解血液試樣的流速，這可以幫助促進在第五槽道24中形成芯。例如，在流式細胞儀中，第二交叉區域22可以設置成使該溶解的血液試樣中的血細胞布置在單個縱列芯中，這樣，當它們經過光學窗口區域26時，它們能夠通過微流體盒閱讀器而逐個進行光學詢問。
在很多情況下，在一個流動槽道中的流體流能夠影響在另一流動槽道中的流體流。例如，當第二流動槽道14中的流體流在來自第一流動槽道12的流體流之前進入第一交叉區域16，且具有足夠壓力時，可能阻止第一流動槽道12中的流體流進入第一交叉區域(例如停止流動)。在一些情況下，在第二流動槽道14中的流體流實際上可以使得第一流動槽道12中的流體流反向(例如倒流)。
在另一示例中，當第一流動槽道12中的流體流在第二流動槽道14中的流體流之前進入第一交叉區域16時，在第二流動槽道14中的流體流可能在它到達第一交叉區域16之前將氣泡引入第三流動槽道18中。在一些情況下，氣泡可能對下遊微流體盒10的工作產生不利影響。
這些示例只是作為可能由微流體盒10中的各個流體流的不正確定時引起的一些不利影響的示例。因此，在很多情況下，必須開發專用的定時協議，以便幫助保證微流體盒10的各個操作以合適順序和/或在合適時間進行。這些定時協議例如可以包括微流體盒10的一些或全部流動槽道的開始時間、結束時間、流速和其它特性。
在一些情況下，一些或全部流動槽道的表面特性可以設計為幫助在微流體盒10中產生所需的流動特性和/或定時順序。例如，圖2是表示一個示例流動槽道的示意側剖圖。在所示實施例中，流動槽道總體以40表示，並包括在它的內表面的至少一部分上的塗層或內襯。所示塗層或內襯包括親水性表面42和憎水性表面44。當從左側進入時，流體將很容易沿親水性表面42流動，並將不容易沿憎水性表面44流動。在一些實施例中，在親水性表面42至憎水性表面44之間的過渡可以布置在這樣的位置，在該位置處，相應定時協議指示流體流將停止-至少暫時停止。例如，可能希望在第二流動槽道14中的血液試樣流恰好在第一交叉區域16之前或該第一交叉區域16處停止。然後，在血液試樣重新開始流動之前，溶解試劑可以流過第一交叉區域16。這可以幫助減少空氣(例如氣泡)，否則，該空氣可能停留在第二流動槽道中，而不會注入第三流動槽道18。
圖3和4是表示本發明另一示例的流動槽道50的示意側剖圖。所示流動槽道50包括兩個導體端子52和54，這兩個導體端子通向在流動槽道50中的、相互靠近但並不相互連接的區域。通過該導體的電信號可以以多種方式使用，作為通向微流體盒的輸入和/或來作為來自微流體盒的輸出。
一些信號可能涉及形成迴路，該迴路的一部分可以包括在流動槽道50中的流體自身。這樣的迴路例如可以用於檢測在流動槽道50中的特定位置是否存在流體。外部電極可以監測在導體52和54之間的阻抗，例如通過在它們之間施加小電壓和監測電流。當不存在流體時，阻抗將非常高。不過，當流體經過槽道中的電極50和52時，流體將橋接在兩個端子50和52之間的間隙。當流體至少輕微導電時，流體將使得迴路中的阻抗明顯降低。該阻抗的降低可以通過電子裝置來檢測，並可以根據該輸入來確定。通過沿任意流體槽道的長度布置多個這樣的迴路，外部電子裝置可以用於監測流體速度和/或潤溼時間，如本文進一步所述。圖3表示了流體56還沒有到達端子50、52時的流動槽道50，而圖4表示了流體56形成迴路時的流動槽道50。
圖5是表示一種示例性容積驅動壓力源的側視示意圖，該壓力源適於向圖1的示例微流體盒的一個或多個流動槽道施加壓力。在示例實施例中，該容積驅動壓力源是注射類型的泵，該泵總體以60表示，並由步進馬達62等來驅動。該容積驅動壓力源可以由控制器64來控制，該控制器64可以接收一個或多個輸入信號66，如圖所示。
圖6是表示另一示例壓力源的示意側剖圖，該壓力源適於向圖1的示例微流體盒的一個或多個流動槽道施加壓力。在該示例實施例中，壓力源70包括輸入腔室72和輸出腔室74。第一閥76布置在輸入腔室72和輸出腔室74之間，第二閥78布置在輸出腔室74和大氣之間。可以接收一個或多個輸入信號82的控制器80可以控制第一閥76和第二閥78。
在工作過程中，輸入腔室72可以接收來自壓力源的輸入壓力(標記為P1)。控制器80可以指示第一閥76打開以便增壓輸出腔室74，並產生輸出壓力(標記為P2)。一旦輸出腔室74達到合適壓力，控制器80可以指示第一閥關閉。需要時，控制器80還可以指示第二閥78打開，以便降低輸出腔室74中的壓力。儘管圖5和6表示了兩個示例壓力源，但是應當知道，任意合適的壓力源都可以用於在示例微流體盒10的流動槽道中獲得所需的流速，包括正壓源和負壓源(例如真空)。
圖7是表示一種用於確定微流體盒的控制順序的示例方法的流程圖，該微流體盒包括在交叉區域處交叉的兩個或更多流動槽道。在步驟90進入該流程，並控制前進至步驟92。在步驟92中測量第一潤溼時間。第一潤溼時間可以對應於使流體沿第一長度流過第一流動槽道至第一指定位置所需的時間。然後控制前進至步驟94。在步驟94中，測量第二潤溼時間。第二潤溼時間可以對應於使流體沿第二長度流過第二流動槽道至第二指定位置所需的時間。然後，控制前進至步驟96。在步驟96中，至少第一潤溼時間和第二潤溼時間用於確定第一流動槽道的第一開始時間和第二流動槽道的第二開始時間，使得來自第一流動槽道的流體相對於來自第二流動槽道的流體以預定順序流過交叉區域。然後，控制前進至步驟98，在該步驟中離開該流程。
圖8是表示用於確定微流體盒的控制順序還一示例方法的流程圖，該微流體盒包括在交叉區域處交叉的兩個或更多流動槽道。在步驟100，利用初始流速來測量選定流體槽道的初始潤溼時間。然後，控制前進至步驟102。根據各選定流體槽道的初始測量潤溼時間和長度，步驟102確定各選定流體槽道的初始/另一流速和初始/另一開始時間，使得來自各選定流體槽道的流體在初始/另一所需時間和/或以初始/另一所需順序到達交叉流動位置。然後，控制前進至步驟106。
如上所述，在一個流動槽道中的流體流能夠影響另一流動槽道的流體流，特別是當流動槽道相互流體連通，例如在交叉區域處。因此，在所示流程圖中，步驟106測量當兩個或多個流體槽道利用初始/另一流速和初始/另一開始時間來同時驅動時選定流體槽道的潤溼時間。然後，控制前進至步驟108。在步驟108中，觀察在微流體盒中的回流、氣泡和/或停止流動。當觀察到回流、氣泡和/或停止流動時，控制返回步驟102，在該步驟102中選擇另一開始時間和/或流速。當沒有觀察到回流、氣泡和/或停止流動時，控制前進至步驟112。
根據各選定流體槽道的初始/另一測量潤溼時間和長度，步驟112確定各選定流體槽道的最終流速和最終開始時間，以便使來自各選定流體槽道的流體在最終所需時間和/或以最終所需順序到達交叉流動位置。
圖9表示了用於控制流過微流體盒的流體流的方法的流程圖，該微流體盒包括在交叉區域處交叉的兩個或更多流動槽道。在步驟120進入流程，且控制前進至步驟122。步驟122使得流體在第一流動槽道中流動。然後，控制前進至步驟124。當流體處在相對於交叉區域的預定位置時，步驟124減慢或停止第一流動槽道中的流體流動。然後，控制前進至步驟126。步驟126使得在第二流動槽道中的流體通過交叉區域。然後，控制前進至步驟128。步驟128使得第一流動槽道中的流體流過交叉區域。然後，控制前進至步驟130，在該步驟130中離開流程。該方法例如可以幫助減少在微流體盒的下遊流動槽道中的氣泡。
圖10是表示用於控制流過微流體盒的流體流的另一示例方法的流程圖，該微流體盒包括兩個或更多流動槽道。在步驟140進入流程，其中，控制前進至步驟144。步驟144使得流體以第一流速在第一流動槽道中流動。然後，控制前進至步驟146。步驟146使得流體在第二流動槽道中以第二流速流動。然後，控制前進至步驟148。當在第一流動槽道中的流體到達或基本到達第一預定位置時，步驟148增加第一流動槽道中的流體流速。然後，控制前進至步驟150。當第二流動槽道中的流體到達或基本到達第二預定位置時，步驟150增加第二流動槽道中的流體流速。然後，控制前進至步驟152，在該步驟中離開流程。
圖11是表示圖1的示例微流體盒10的示例定時協議的定時圖。在示圖中，槽道「A」對應於圖1的第一流動槽道12，槽道「B」對應於第二流動槽道14，而槽道「C」對應於第四流動槽道20。
在所示定時圖中，血液試樣首先在槽道「B」中以第一血液試樣流速170開始流動。這持續大約12秒。然後，溶解試劑以第一溶解試劑流速172開始流動，同時，血液試樣流速增加至第二血液試樣流速174。在本示例中，血液試樣流速增加，以便幫助防止第二流動槽道14中的血液試樣回流。
該順序使得溶解試劑和血液試樣能夠大約同時到達第一交叉區域16。第一交叉區域16可以適合於將一血液試樣帶注入在兩個溶解試劑鞘層之間。該帶在加速進入第三流動槽道18的過程中被拉伸得更細。在一些情況下，該血液試樣帶為兩個或三個細胞厚，這樣，所有的血細胞都靠近溶解試劑，且所有的細胞都暴露於溶解試劑中相同時間。這種「在行進中溶解」可以提供比分批溶解更一致的結果。第三流動槽道18的長度可以是使得血液試樣在到達第二交叉區域22之前進行所需時間溶解的長度。
鞘流體在槽道「C」中以鞘流體流速176開始流動。這在溶解試劑在槽道「A」中開始流動之後大約32秒時進行。同時，溶解試劑流速稍微增加，以便幫助防止在第三流動槽道18中產生回流。如上所述，第二交叉區域22可以設置成使得在溶解的血液試樣中的血細胞布置為單個縱列，使得當它們經過光學窗口區域26時，它們逐個被微流體盒閱讀器詢問。在示例實施例中，利用20秒來獲得在光學窗口區域26處流過第五流動槽道24的穩定芯流，如180處所示。隨後是持續時間為大約90秒的運行時間階段182，在該階段中，該芯中的細胞由微流體盒閱讀器進行光學詢問。在運行時間階段182結束後，在第一、第二和第三流動槽道中的流動停止，並進入15秒的等候期184。等候期184可以使得有足夠時間來適當地關閉壓力源以及關閉在微流體盒10上的任何閥和/或執行任何其它關閉操作。應當知道，該定時協議只是作為示例，事件的特定順序和事件的定時將取決於特定微流體盒設計。
圖12是表示示例微流體盒的特定選擇結構的示意俯視圖，該微流體盒包括一個或多個流體處理監測結構。如上所述，很多微流體盒由塑料層壓材料或模製部件來製造，這能夠有助於減小微流體盒的尺寸、成本和複雜性。不過，儘管這樣的製造技術可以提供便宜的部件，但是它們通常具有較差的尺寸精度和可重複性，並有不對稱的尺寸和較大公差的截面。這些處理變量可能使得盒與盒之間的流體流動、部件性能等發生變化，這可能降低了預先對於特定等級的微流體盒而開發的任何定時協議的準確性和/或性能。
為了幫助補償這些處理變量，可以考慮使得一個或多個流體處理監測部件/結構與微流體盒的功能部件/結構一起製造。圖12表示了包括各自的處理監測(PM)區域202的微流體盒200。不過需要時，應當考慮該處理監測部件/結構可以布置在微流體盒的功能部件/結構之間。
還可以對該處理監測部件/結構進行測試，以便確定手頭的特定微流體盒的處理變量。例如，該處理監測部件/結構可以包括一系列流動槽道，這些流動槽道有時具有與微流體盒200的功能部分上的第一、第二、第三、第四和第五流動槽道12、14、18、20和24相似或相同的尺寸。一些或全部處理監測流動槽道的潤溼時間可以被測量，以便確定手頭的特定微流體盒的特定潤溼時間，而不是確定一個等級的微流體盒的通常潤溼時間。當採用手頭的微流體盒的潤溼時間和/或其它測量參數時，用於特定微流體盒的定時協議可以更準確。
可以考慮，在微流體盒200進行發貨之前，可以對處理監測區域202中的一些或全部處理監測部件/結構進行測試。在一些情況下，專用於該微流體盒200的數據可以儲存在微流體盒200上。在圖12所示的示例實施例中，數據可以以機器可讀形式記錄在處理監測數據(PM-DATA)區域204中。例如，數據可以作為印刷在微流體盒200上的條形碼來進行記錄。也可選擇或另外，數據可以記錄在光、磁或RF標籤上，該標籤固定在微流體盒200上。需要時，也可以使用任意其它類型的儲存裝置，包括永久性存儲器和非永久性存儲器。
在一些情況下，在數據進行記錄之後，處理監測區域202可以在需要時沿線206從微流體盒200上除去。例如，這可以通過剪切、鋸或利用任意其它合適處理來完成。在一些情況下，沿線206可以提供有孔，該孔可以幫助將處理監測區域202從微流體盒200的其餘部分上「拉斷」。
圖13是表示微流體卡片閱讀器220的示意俯視圖，該微流體卡片閱讀器220用於閱讀圖12所示的微流體盒200。在一些實施例中，微流體盒200插入微流體卡片閱讀器220中的狹槽或其它開口內。不過需要時，可以考慮使用任意其它合適的接口來接收微流體盒200。微流體卡片閱讀器220可以包括操作微流體盒200所需的硬體和/或軟體。例如，微流體卡片閱讀器220可以包括泵、閥、光源和光檢測器、控制器等。控制器可以適合於執行微流體盒200的定時協議，如本文中所述。
在一些情況下，微流體卡片閱讀器220可以包括閱讀器，該閱讀器能夠閱讀記錄在處理監測數據區域204中的機器可讀標記。利用該數據，微流體卡片閱讀器220的操作可以進行變化(例如定製)，以便適應特定微流體盒200中的處理變量。例如，一些定時協議的開始時間、流速和/或其它參數可以根據從處理監測數據區域204閱讀的處理監測數據而變化。
在一些情況下，整個定時協議可以記錄在處理監測數據區域204中。也可選擇或者另外，閱讀卡的類型、所使用的試劑、型號、序號以及其它參數可以記錄在處理監測數據區域204中。這可以幫助防止在使用過程中的錯誤，因為一些或全部卡片特徵可以由微流體卡片閱讀器220讀出和進行使用。
在優選實施例中，微流體卡片閱讀器220能夠恰好在使用前執行處理監測部件/結構的一些或全部測試。例如，微流體卡片閱讀器220可以通過處理監測區域202中的一個或多個流動槽道來泵送流體，然後根據該結果來改變定時協議的一些參數，該定時協議最終通過微流體卡片閱讀器220而在微流體盒200的功能操作過程中使用。
圖14是表示圖12所示的微流體盒200的處理監測區域202的更詳細示意俯視圖。如示例實施例中所示，處理監測區域202可以根據需要包括各種處理監測部件/結構。例如，處理監測區域202可以包括處理監測流動槽道結構230、232和234，它們可以有與卡片的功能部分上的功能流動槽道12、14和20相同的截面尺寸，且在一些情況下有相同的橢圓形狀。因為處理監測流動槽道結構230、232和234與功能流動槽道12、14和20同時製造，從處理監測流動槽道結構230、232和234收集的數據可以很好地預測功能流動槽道12、14和20的性能。
也可以提供其它類型的處理監測部件/結構。例如，可以提供儲槽240。同樣，可以提供第二交叉區域22的拷貝(如250處所示)以及光學窗口26的拷貝(如260處所示)。還可以提供其它結構，例如包括在微流體盒200的不同層壓層之間延伸的各個流動槽道270、一個或多個閥280、層對齊特徵290以及可以提供與微流體盒200的處理/製造變量相關的數據的任意其它合適部件/結構。
圖15是表示用於確定微流體盒的特性和操作微流體盒的示例方法的流程圖。在步驟300進入流程，且控制前進至步驟302。步驟302將一個或多個測試元件布置在微流體盒上，其中，該一個或多個測試元件與微流體盒的功能部分一起製造。然後，控制前進至步驟304。步驟304利用該一個或多個測試元件來執行一個或多個測試，以便產生微流體盒的至少一部分功能部分的特徵數據。然後，控制前進至步驟306。步驟306利用微流體盒閱讀器等來操作微流體盒，其中，微流體盒閱讀器的一個或多個工作參數根據特徵數據而變化。然後，控制前進至步驟308，在該步驟308中離開流程。
圖16是表示用於操作微流體盒的另一示例方法的流程圖。在步驟320進入流程，且控制前進至步驟322。步驟322接收具有流體迴路的微流體盒。然後，控制前進至步驟324。步驟324從微流體盒閱讀一個或多個標記，其中，該一個或多個標記包括微流體盒的至少一部分的一個或多個性能特徵。通過在一個或多個測試元件上進行一個或多個測量來確定該一個或多個性能特徵中的至少一些，該測試元件與微流體盒一起製造。然後，控制前進至步驟326。步驟326根據信息讀數來改變微流體盒閱讀器等的一個或多個工作參數。然後，控制前進至步驟328。步驟328利用變化的工作參數來操作微流體盒閱讀器等。然後，控制前進至步驟330，在該步驟330中離開流程。
圖17是表示用於確定微流體盒的特徵的另一示例方法的流程圖。在步驟340進入流程，且控制前進至步驟342。步驟342執行至少一些製造流體迴路裝置的步驟，其中，流體迴路裝置包括一個或多個測試元件。然後，控制前進至步驟344。步驟344執行對至少一個測試元件的一個或多個測試。當測試是通過/失敗類型的測試時，控制前進至步驟346，在該步驟346中判斷測試是通過還是失敗。當測試通過時，需要附加製造步驟來完成流體迴路裝置，且控制返回步驟342。當測試失敗時，控制前進至步驟348，在該步驟348中，微流體盒丟棄。然後，控制前進至步驟350，在該步驟350中離開流程。
返回步驟344，當測試並不是通過/失敗類型測試時，記錄至少一些測試結果，如步驟352所示。然後，控制前進至步驟354。步驟354判斷流體盒裝置是否完成製造。當流體盒裝置沒有完成製造時，控制返回步驟342。不過，當流體盒裝置完全完成製造時，控制前進至步驟350，在該步驟350中離開流程。
圖18是用於裝箱微流體盒的示例方法的流程圖。在步驟360進入流程，其中，控制前進至步驟362。步驟362執行至少一些製造流體迴路裝置的步驟，其中，流體迴路裝置包括一個或多個測試元件。然後，控制前進至步驟364。步驟364執行對至少一個測試元件的一個或多個測試。然後，控制前進至步驟366。步驟366根據測試結果而將微流體迴路裝置裝箱至一個或多個箱中。然後，控制前進至步驟370，在該步驟370中離開流程。
儘管已經介紹了本發明的優選實施例，但是本領域技術人員應當知道，在所附權利要求的範圍內，這裡所述的教導可以用於其它實施例中。
權利要求
1.一種用於確定流過微流體盒中的兩個或更多流動槽道的流動控制順序的方法，這兩個或更多流動槽道在交叉區域中流體連接，該交叉區域與下遊流動槽道流體連接，該方法包括以下步驟測量流體沿第一長度流過第一流動槽道至第一指定位置的第一潤溼時間；測量流體沿第二長度流過第二流動槽道至第二指定位置的第二潤溼時間；以及使用至少該第一潤溼時間和第二潤溼時間來確定第一流動槽道的第一開始時間和第二流動槽道的第二開始時間，使得來自第一流動槽道的流體相對於來自第二流動槽道的流體以預定順序流過該交叉區域。
2.根據權利要求1所述的方法，其中來自第一流動槽道的流體在來自第二流動槽道的流體之前流過該交叉區域。
3.根據權利要求1所述的方法，其中來自第一流動槽道的流體在來自第二流動槽道的流體之後流過該交叉區域。
4.根據權利要求1所述的方法，其中來自第一流動槽道的流體與來自第二流動槽道的流體基本同時流過該交叉區域。
5.根據權利要求1所述的方法，其中該第一潤溼時間利用第一流速來測量，而該第二潤溼時間利用第二流速來測量。
6.根據權利要求5所述的方法，其中第一流速與第二流速不同。
7.根據權利要求5所述的方法，其中第一流速與第二流速基本相同。
8.根據權利要求5所述的方法，其中第一流速大於第二流速，且來自第一流動槽道的流體在來自第二流動槽道的流體之前流過該交叉區域。
9.根據權利要求5所述的方法，其中第一流速和第二流速由一個或多個壓力源來提供。
10.根據權利要求9所述的方法，其中該一個或多個壓力源中的至少一個壓力源由一個或多個閥來控制。
11.根據權利要求9所述的方法，其中第一流速和第二流速由一個或多個容積驅動源來提供。
12.根據權利要求11所述的方法，其中至少一個容積驅動源包括注射泵。
13.根據權利要求12所述的方法，其中該注射泵由一個或多個電信號來控制。
14.根據權利要求1所述的方法，其中第一流動槽道包括內表面，該內表面的第一部分為憎水性，而該內表面的第二部分為親水性。
15.根據權利要求14所述的方法，其中第二流動槽道包括內表面，該內表面的第一部分為憎水性，而該內表面的第二部分為親水性。
16.根據權利要求1所述的方法，其中交叉區域設置成這樣，當來自第一和第二流動槽道的流體流過交叉區域時，來自第一流動槽道的流體沿周向環繞來自第二流動槽道的流體而流動。
17.根據權利要求16所述的方法，其中來自第一流動槽道的流體在來自第二流動槽道的流體之前流過該交叉區域。
18.根據權利要求1所述的方法，其中當流體同時流過第一流動槽道和第二流動槽道時測量該第一潤溼時間和該第二潤溼時間。
19.根據權利要求18所述的方法，還包括步驟檢查在第一流動槽道和/或第二流動槽道中是否有回流。
20.根據權利要求18所述的方法，還包括步驟檢查在第一流動槽道和/或第二流動槽道中是否有停止流動。
21.根據權利要求18所述的方法，還包括步驟檢查在第一流動槽道、第二流動槽道和/或交叉區域中是否有氣泡。
22.根據權利要求18所述的方法，還包括步驟檢查在第一流動槽道、第二流動槽道和/或交叉區域中是否有回流、停止流動和/或氣泡，並且，如果有，則改變第一開始時間和/或第二開始時間。
23.根據權利要求1所述的方法，其中該微流體盒用於血細胞計數、血液學、血液化學分析、尿分析和/或血液氣體分析。
24.根據權利要求1所述的方法，其中經過第一流動槽道的流體為第一顏色，而經過第二流動槽道的流體為第二顏色。
25.根據權利要求24所述的方法，其中該第一顏色和/或第二顏色由螢光染料來提供。
26.一種用於控制流過微流體盒的流體流動的方法，其中，該微流體盒包括兩個或更多流動槽道，並且其中這兩個或更多流動槽道在交叉區域處流體連接，該交叉區域與下遊流動槽道流體連接，該方法包括以下步驟使得流體在第一流動槽道中流動；當流體相對於該交叉區域處於預定位置時減慢或停止流體在第一流動槽道中的流動；使得第二流動槽道中的流體經過該交叉區域；以及使得第一流動槽道中的流體流過該交叉區域。
27.根據權利要求26所述的方法，其中第一壓力源用於使得流體在第一流動槽道中流動。
28.根據權利要求27所述的方法，其中由第一壓力源提供的壓力由一個或多個閥來控制。
29.根據權利要求27所述的方法，其中由第一壓力源提供的壓力由一個或多個電信號來控制。
30.根據權利要求26所述的方法，其中第一壓力源是容積驅動源。
31.根據權利要求26所述的方法，其中第二壓力源用於使得流體在第二流動槽道中流動。
32.根據權利要求31所述的方法，其中由第二壓力源提供的壓力由一個或多個閥來控制。
33.根據權利要求31所述的方法，其中由第二壓力源提供的壓力由一個或多個電信號來控制。
34.根據權利要求31所述的方法，其中第二壓力源是容積驅動源。
35.根據權利要求26所述的方法，其中該預定位置在該交叉區域之前。
36.根據權利要求26所述的方法，其中該預定位置處於或基本處於該交叉區域。
37.根據權利要求26所述的方法，其中該預定位置在該交叉區域後面。
38.根據權利要求26所述的方法，還包括步驟在使得第二流動槽道中的流體經過該交叉區域以前，當該流體在該交叉區域之前時，減慢或停止在該第二流動槽道中的流體流動。
39.一種用於控制流過微流體盒的流體流動的方法，其中，該微流體盒包括兩個或更多流動槽道，並且其中這兩個或更多流動槽道在交叉區域處流體連接，該交叉區域與下遊流動槽道流體連接，該方法包括以下步驟使得流體在第一流動槽道中以第一流速流動；使得流體在第二流動槽道中以第二流速流動；當在第一流動槽道中的流體到達或基本到達第一預定位置時增大該第一流動槽道中的流體流速。
40.根據權利要求39所述的方法，還包括以下步驟當在第二流動槽道中的流體到達或基本到達第二預定位置時增大該第二流動槽道中的流體流速。
41.根據權利要求40所述的方法，其中第一預定位置和第二預定位置對應於在交叉區域之前的位置。
42.根據權利要求40所述的方法，其中第一預定位置和第二預定位置對應於在交叉區域之後的位置。
43.根據權利要求40所述的方法，其中第一預定位置和第二預定位置對應於在或基本在交叉區域處的位置。
44.根據權利要求40所述的方法，其中第一預定位置對應於在該交叉區域之前的位置，第二預定位置對應於在該交叉區域處或之後的位置。
45.一種微流體盒，包括一個或多個功能元件，該功能元件在微流體盒的正常功能操作過程中使用；以及至少一個測試元件，該測試元件有測試接口，該至少一個測試元件與該一個或多個功能元件一起製造，但是在微流體盒的正常功能操作過程中並不使用。
46.根據權利要求45所述的微流體盒，其中該至少一個測試元件與該一個或多個功能元件中的一個的至少一部分相同或基本相同，並用於測量該至少一個測試元件的至少一個特徵。
47.根據權利要求45所述的微流體盒，其中該微流體盒包括流體處理監測區域，且該至少一個測試元件位於該流體處理監測區域中。
48.根據權利要求45所述的微流體盒，其中該一個或多個功能元件中的一個包括功能流動槽道，且該至少一個測試元件包括測試流動槽道，該測試流動槽道具有與該功能流動槽道相同或基本相同的截面。
49.根據權利要求45所述的微流體盒，其中該一個或多個功能元件中的一個包括兩個或更多個功能流動槽道，這些功能流動槽道在一功能交叉區域處流體連接，且該至少一個測試元件包括兩個或更多測試流動槽道，這些測試流動槽道在一測試交叉區域處流體連接。
50.根據權利要求45所述的微流體盒，其中該微流體盒包括三個或更多層，並有在兩個或更多層之間橫穿的功能流動槽道，該微流體盒還包括在相同的兩個或更多層之間橫穿的測試流動槽道。
51.根據權利要求45所述的微流體盒，其中該一個或多個功能元件中的一個包括用於儲存流體的功能儲槽，且該至少一個測試元件包括測試儲槽，該測試儲槽具有與該功能儲槽相同或基本相同的截面。
52.根據權利要求45所述的微流體盒，其中該一個或多個功能元件中的一個包括功能閥，且該至少一個測試元件包括測試閥，該測試閥與該功能閥相同或基本相同。
53.根據權利要求46所述的微流體盒，還包括機器可讀標記，其中，該機器可讀標記代表該至少一個測試元件的至少一個特徵。
54.根據權利要求53所述的微流體盒，其中該機器可讀標記能夠被光學讀出。
55.根據權利要求53所述的微流體盒，其中該機器可讀標記能夠被磁讀出。
56.根據權利要求47所述的微流體盒，其中該流體處理監測區域可與該微流體盒的其餘部分分離。
57.一種用於確定微流體盒的特徵的方法，該方法包括在微流體盒上提供一個或多個測試元件，該一個或多個測試元件與微流體盒的功能部分一起製造；利用該一個或多個測試元件來執行一個或多個測試，以便產生微流體盒的功能部分的至少一部分的特徵數據。
58.根據權利要求57所述的方法，還包括以下步驟利用微流體盒閱讀器操作微流體盒，其中，該微流體盒閱讀器的一個或多個工作參數根據該特徵數據而變化。
59.根據權利要求57所述的方法，還包括步驟將至少一些特徵數據記錄在該微流體盒上。
60.根據權利要求57所述的方法，還包括以下步驟將至少一些特徵數據記錄在固定於微流體盒上的標籤上。
61.根據權利要求60所述的方法，其中在該標籤上的特徵數據為機器可讀的。
62.一種微流體盒，包括微流體迴路；機器可讀標記，該機器可讀標記包括微流體盒的至少一部分的一個或多個性能特徵，該一個或多個性能特徵通過對與微流體盒一起製造的一個或多個測試元件進行一個或多個測量而確定。
63.一種用於操作微流體盒閱讀器的方法，該方法包括以下步驟接收具有微流體迴路的微流體盒；從微流體盒上讀出一個或多個標記，其中，該一個或多個標記包括該微流體盒的至少一部分的一個或多個性能特徵，並且其中該一個或多個性能特徵中的至少一些通過對與微流體盒一起製造的一個或多個測試元件進行一個或多個測量而確定；根據讀出的信息而改變微流體盒閱讀器的一個或多個工作參數；以及，利用改變的工作參數來操作該微流體盒閱讀器。
64.根據權利要求63所述的方法，其中該標記是可光學讀出的。
65.根據權利要求63所述的方法，其中該標記是可磁讀出的。
66.根據權利要求63所述的方法，其中該一個或多個性能特徵中的至少一些對於該特定微流體盒是唯一的。
全文摘要
本發明提供了一種用於確定微流體迴路的定時協議的一個或多個工作參數的方法。在一些實施例中，對於特定流動槽道測量潤溼時間，並計算開始時間、流速和/或其它參數，這樣，在微流體盒中的各種流體在合適時間和/或以合適順序到達特定位置。為了幫助補償處理變量，一個或多個流體處理監測部件/結構可以與微流體盒的功能部件/結構一起製造。測試可以在處理監測部件/結構上進行，以便幫助確定手頭的特定微流體盒的處理變量。通過使用處理監測數據，特定微流體盒的定時協議可以更準確。
文檔編號G05D7/06GK101052469SQ200580037969
公開日2007年10月10日 申請日期2005年9月2日 優先權日2004年9月2日
發明者A·帕曼布漢, E·I·卡布斯, P·洛伊蒂曼 申請人:霍尼韋爾國際公司