用於分析系統的傳感器的製作方法

2023-05-11 00:01:26 1

專利名稱：用於分析系統的傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於分析流體的系統，具體地，測定流體中物質的含量。 該系統包括分析單元和物質收集裝置。
背景技術：
上述類型的系統可以用於測量物質在流體中的濃度，例如測量體液中的 物質，例如測量葡萄糖。
在醫療技術或科學領域中，比如化學過程的監視，能夠精確並連續地測 量在諸如組織的物質中或者比如體液的 一些流體中物質的濃度的重要性已 眾所周知。 一種重要的醫學應用是監測生物環境中化學物質的濃度，^f象監測 血液中的葡萄糖水平。
對於糖尿病患者而言，監測葡萄糖水平是至關重要的，因為血液中葡萄 糖水平的提高表示諸如由於胰島素產生或利用不夠而導致的高血糖症或者 糖尿的情況。或者，不正常的低葡萄糖濃度會是胰島素過剩的信號。因此， 血糖濃度的測量是診斷、治療或控制各種失調的重要工具，其中在所述失調 中，已知葡萄糖濃度是情況存在或嚴重程度的指示。因而存在以下緊急情況， 即現有胰島素量是超過還是少於在任意時刻處理特定血糖水平所需要的量。 當糖尿病個體在這種應激情況下、諸如手術或者分^免期間，這種情形尤其嚴 重。
不僅是糖尿病患者，對於非糖尿病患者也會需要監測他們的血糖水平， 比如用藥理劑量的皮質類固醇治療的急性病人。
在生物技術中，其它感興趣的應用是維持和控制細胞培養反應器中營養 劑、諸如葡萄糖的比濃度水平，其中需要長期穩定以提供控制計算機化供藥 系統所需的反饋信息，從而可以將特定的化學藥品維持在預設限度內。
測量溶液中特定化學物質、諸如葡萄糖的濃度的實例在許多文件中已說
明，諸如W09939629A1和US4452887。後者描述了一種測定方法，其中使 用氧化酶氧化測試材料或其反應產物，且與氧化同時形成的過氧化氳通過各種方法確定。這最近變得很重要。原因是，過氧化氫的測定可以在使用過氧
化物酶的生色反應(dye-forming reaction)之後通過比色法精確測定，或者 通過電極反應。根據US4452887，已知基於前述原理l吏用Trinder試劑的比 色法。採用此方法，氧化物酶反應形成的過氧化氳與過氧化物酶反應，以催 化氨基安體比林和苯酚的氧化耦合反應，由此形成的染色通過比色法測定。 反應系統的價值在於相同檢測系統可以用於不同種的氧化酶，且系統對各種 分析的應用正在研究中。這些氧化酶中，尤其是臨床化學中的重要酶有葡糖 氧化酶、膽固醇氧化酶、尿酸酶、甘油氧化酶、磷酸葡糖氧化酶等。
為了改進系統，可以引進增強子，諸如在WO9105872A1中描述的，其 描述了 一種增強的化學發光化驗法，其中諸如魯米諾(luminol)試劑的DPD
(dihydrophthalazinedione )、諸如HRP的過氧化物酶和諸如H202的氧化劑 在存在諸如(p)-碘苯酚的情況下共同反應。增強子通過正增強子
(pro-enhancer)的酶催化反應產生，例如(p)-碘苯酚由鹼性磷酸酶(alkaline phosphatase)分解，使該酶能夠被化驗而非過氧化物酶。可選擇地，添加增 強子，諸如(p)-硝基酚的反增強子(anti-enhancer)由諸如pNPP (p-Nitrophenol Phosphate)的正-反-增強子的酶促反應產生，且發光發射的減少被測量。
該化學發光化驗在以下意義上被描述為"增強"反應的總發光量和/或 信號/背景比大於在無增強劑情況下執行的相同反應所獲得的總發光量和信 號/背景比。
已知一般病人監視系統，如US3972320中描述了這樣一種監視系統，當 監視站監測到的情況超過預定界限時，其在中央站產生警淨艮。該監視系統尤 其適於監視醫院中多個病人的重要機能，因此一個值班員會被警告是否有任 何病人需要緊急處理。監視單元可由病人攜帶，合適地以手腕配件的形式， 適合無線電傳輸的通信線路設置用於從監視站到中央站的單向傳輸。每一個 監視站發展並處理數據，以確定監視的情況是否有值超過限定界限；如果有， 確認信號被傳輸到中央站，以發出監視站存在緊急情況的信號。每一監視站 都包括編有程序的數據處理器，從而不需要將可變數據傳輸到中央站。為了 確認監視站的目的，僅固定或存儲的數據被傳輸。處理器電子元件被合適地 安裝在大型集成電路中。
多種系統已#1開發用於這種連續的物質測量，比如W099/39629描述了 一種具有長期穩定性的可植入傳感結構。該傳感結構利用微透析採樣技術，並包括微流儲存部，其使試劑與目標化學物質反應，和連接到微流儲存部的 傳感器，其用於探測試劑和目標化學物質的反應。傳感器可包括溫差電堆或
者光學電池(optical cell )。
在一個傳感器結構中，發明包括(i)光學電池和(ii)微透析輸液管。 該傳感結構將微透析採樣技術與利用光學電池的微流系統相結合，以產生能 夠精確測量帶蛋白質的多元溶液中葡萄糖和其它化學物質的濃度的系統。在 該文件所述實施例中，生化傳感系統包括具有用於保持試劑、校準溶液和掃 描溶液(sweep solution)的收縮袋的加壓容器。它們的流動由阻力管調節， 如前所述，該阻力管的直徑和長度可選擇，以實現典型地每分鐘次微升方式 的流率。
掃描溶液由連接管、典型地微孔管引導到微透析纖維，該微透析纖維與 試驗環境、例如生物反應器灌注環路擴散接觸(diffiisive contact )。以大致 300nl/min的速率以及大約2分鐘的停滯時間通過大約10到2000mm的微透 析纖維，掃描流體中的目標化學物質濃度可以達到與試驗環境擴散平衡。返 回的透析液(即，包括目標化學物質的掃描流體)然後與特定試劑混合。混 合溶液沿單管或毛細管移動，其中試劑與葡萄糖的化學反應進行，且光學變 化產生，即試劑-透析液混合容積。流動流對穩定顏色的化學敏感染料的吸 收由具有發光二極體和微型二極體光電探測器的光學電池(optical cell)測 量。產生的光電探測器信號由微控制器關於葡萄糖濃度校準。
與試驗溶液接觸的微透析、也稱為膜中空纖維由可滲透葡萄糖的材料制 成，但不包括大分子量材料。典型地，微透析輸液管由以下材料製成，諸如 醋酸纖維素、聚碸和聚丙烯腈，通常形式為直徑200微米級的中空管。選擇 與掃描流體相混合的試劑，從而它們的顏色或者螢光具有對於要求的生化物 質的特殊的響應，如本領域已知的。
在混合試劑流的接收端處的光學電池測量顏色或者螢光變化，且從其獲 得的信號由微控制器與化學物質濃度相關聯。
-微流試劑儲存部可以遠離傳感器並通過包含微孔管(microbore tubing) 的導管連接到傳感器。典型的實施例是，含有酶或化學系統的儲存部遠離傳 感器，並通過具有微孔管和電導線的合適長度的導管連接到傳感器。該系統 的形式也可以是小存儲的儲存部，可能;^搏器的大小和形狀，其包含用於 穿過容器中隔膜的注射器針頭再填充的裝置。該系統可以通過與可植入給藥系統相類似的方式再填充，由此隔膜由通過皮膚的注射器針頭刺穿。
然而當多個試劑流體混合到掃描流體，或者樣本流體時，該系統不是非 常合適。如果在添加第二反應液體之前、第一流體需要已與掃描流體充分混 合，尤其是這種情況。原因在於，對於掃描流體和每一個不同試劑流體都需 要連接管，且在每一混合之後需要另外的管，以在添加新試劑流體之前使得 反應時間完全。這將需要多個不同管的連接，由此增加多個製造步驟，以及 損傷小且相對易碎的管中的一個的可能性。進一步，考慮到管的微小尺寸， 可能難以將它們正確並平衡地對齊，因此待混合的流體以預定的層和設計方 式分層並混合。
使流以每分鐘微升量級連通的其它方法包括以矽或玻璃形成的微通道，
用於化學分析。 一個實例是，用於US5,644，395中所述的注入流分析的系統， 其中少量化學試劑和樣本相互混合併在這種流動系統中反應，其中尺寸確保
毛細管流動，且反應產物#:光學地、電學地或者其它方式^:測到。為調節流
動，微閥被安裝在表面上。毛細管通道包括用於使流體混合的部分，用於發 生需要反應的部分，和探測部分。
也已知使用微透析領域中的利用化學反應來分析的技術，來持續地監測 物質、比如葡萄糖在組織中的濃度。在US5，640,954,微透析揮:針植入組織 中，並由灌注流體給送，該灌注流體在富含來自組織的物質後淨皮移除作為樣 本。流體引導通過管系統，其中酶被添加且電化學傳感器記錄可測量的化學 反應。系統中的流率相當小，其範圍為O.l微升每分鐘到15微升每分鐘。為 產生流動，引入第一和第二傳輸裝置，優選地以旋轉或活塞泵，其中緊湊設 置將使用單極泵(singlepump)並通過使用不同直徑的管控制流率。
在另一個US6,572,566的專利中，使流動在槽中的想法與體液的直接分 析相結合。系統包含連接到槽的集成儲存部，和交換區域，從圍繞體液通過 交換區域的物質會進入槽，例如通過透析膜。為了傳送流體，泵送系統推薦 基於壓力容器，填充有加壓氣體的壓力容器與由柔性部件分成兩個部分的第 二容器接觸。第一部分包含液體，且第二部分容納加壓氣體，使柔性部件位 移，並將液體擠入槽系統。限流器在泵送系統下遊，以限制從Y渚存部出現的 液體量，並4吏流量恆定。
文件WO2005111629描述了 一種用於利用流體介質分析物種的孩麼分析 系統，所述系統包含用於從介質收集物種的傳感裝置，所述傳感裝置具有入口和出口，包含槽的分析裝置，所述槽限定用於混合的至少一部分，用於反
應的至少一部分，和用於測量^:測結構以測定在所述測量部分處物種濃度的 至少一部分，保持載液的第一流體儲存部，和保持試劑流體的至少一個第二 流體儲存部，連接裝置，其包括用於第 一流體儲存部和分析裝置之間的流體 連接的第一連接裝置，和用於第二流體存儲部和傳感裝置的入口之間的流體 連接的第二連接裝置，和用於傳感裝置的出口和分析裝置之間的流體連接的 第三連接裝置，所述第 一連接裝置包括至少 一個第 一限流裝置且所述第二連 接裝置包括至少一個第二限流裝置，其特徵在於所述^L分析系統進一步包括 具有所述第 一流體儲存部和所述第二流體存儲部的存儲裝置，所述存儲裝置 在下遊與用於對所述流體儲存部加壓的裝置流體連接，所述存4諸裝置和所述 加壓裝置與所述分析裝置分離。
然而，在該文件中，分析裝置(50)是分析系統(200)的集成部分， 還包括儲存部(12-15)和加壓裝置(1)。因此，考慮到例如系統運行以 監測病人的生理情況，該系統不能結合以下病人不必戴上整個分析系統 (200)的方便性、通過採用短管將樣本裝置(60)連接到分析系統(200) 的短響應時間，和這種短管將給病人帶來的降低的可移動性。

發明內容
本發明的目的是改進上述系統，並實現這樣的系統，其中流體中的物質 被連續地測量，且該系統具有易於製造的廉價且容易互換的單獨使用部分。
因此本發明涉及一種用於分析流體的系統，該系統包括優選的可重複使 用的基站、優選的遠離基站的廉價的一次性使用(single-use)的分析單元， 及遠離基站並遠離分析單元的優選的廉價的一次性使用物質收集裝置、用於 在基站和分析單元之間連通流體的第一流體連通線路、和用於在分析單元和 物質收集裝置之間連通流體的第二流體連通線路，其中分析單元包括傳感裝 置，所述傳感裝置適於提供表示流體中物質含量的數據，且其中基站包括數 據處理裝置，該數據處理裝置適於處理提供關於流體中物質含量的信息的數 據。
第一流體連通線路具有比第二流體連通線路更小的流阻，且為了確保縮 短物質收集裝置收集物質樣本的響應時間，第二流體連通線路比第一流體連 通線路更短，這也是引入遠程分析單元的理由。基站包括計算裝置，和廉價的一次性使用的儲存系統，該儲存系統通過 第一流體連通線路連接到分析單元，且其中儲存系統可從計算裝置拆卸。基 站進一步包括泵送裝置，該泵送裝置可從儲存系統拆卸並由此從分析單元拆 卸。該可重複使用的基站從一次性使用的儲存系統、分析單元和物質收集裝 置(統稱為溼部)的分離使得容易以消毒包裝中的新的溼部替換用過的溼部。
為了傳輸數據和/或能量，分析單元與計算裝置電氣連通。
為了確保沒有外部物質汙染儲存系統中的流體，儲存系統包括至少 一個 與壓力室壓力連通的柔性儲存部，該泵送裝置以空氣或者流體填充壓力室， 由此將流體擠出儲存系統，且始終不與流體直接接觸。
該測量基於將流體添加到樣本流體，以產生表示調查物質濃度的光學變 化，因此分析單元包括布置成與微流體晶片光學連通的光學傳感器。
優選地，至少分析單元和物質收集裝置由允許核磁共振掃描的材料整體 製成。
分析單元用於分析流體中的物質含量，並因此包括傳感裝置，其適於提
供表示流體中物質含量的數據，其中傳感裝置包括 -具有至少一個分析槽的分析《鼓流體晶片；和
-光學傳感器。
得到光學變化的反應在分析微流體晶片中進行，且為了確保流體的充分 混合，分析」徵流體晶片的至少一個分析槽包括迂迴部分。
為了確保光學傳感器能夠觀察到光學變化，該至少一個分析槽的至少部 分由透明頂部覆蓋。
為了將流體分配到分析微流體晶片，其與集流微流體晶片的至少一個集 流晶片槽流體連通。
為了確保沒有不希望的元素或顆粒物進入分析;敞流體晶片，然後過濾器 被布置在集流微流體晶片和分析微流體晶片。
為了調節流體在系統中的流動，分析-f鼓流體晶片和集流^t流體晶片中的 至少一個包括至少一個槽，其具有提供增大的流阻的槽部分。
優選地，增大的流阻由一根布置在槽中的毛細管提供。
由於測量基於光學探測，因此重要的是確保沒有外部光源進入分析單 元，因此支撐結構布置在光學傳感器和分析微流體晶片之間，支撐結構包括 第一窗，所述笫一窗布置成有助於光學傳感器和分析微流體晶片之間的光學連通。
為確保穩定性，光學傳感器布置在下陷部中，而該下陷部設置在支撐結 構的第一側，光學傳感器固定在包括第二窗的殼中，該殼和傳感器定位在下 陷部中，從而第一窗與第二窗對齊。
為確保分析微流體晶片和光學傳感器之間的自由光學連通，並確保得到 光學可探測效果的反應具有足夠時間，分析微流體晶片包括覆蓋至少一個迂 回部分的透明頂部，頂部與第一窗對齊。
為了使儲存部容易構造，其包括
-壓力側元件，其具有形成通到第 一組腔的開口的內表面； -流體側元件，其具有形成通到第二組腔的開口的內表面；和 -柔性或可變形膜，
壓力側元件和流體側元件布置成相反的內表面在膜的相反側上，因此通 到膜的一側上的腔的開口與通到膜的相反側上的腔的開口對齊，且膜佳應一 側上的腔與膜相反側上的腔分開，壓力側元件的內表面包括第一圖案凹部， 與膜一起，該第一圖案凹部形成第一組腔的腔和外部之間的流體連通。
為確保儲存部中流體的流體出口 ，流體側元件的內表面包括第二圖案凹 部，該第二圖案凹部與膜一起形成第二組腔的腔和外部之間的流體連通。為 進一步確保膜絕不阻塞流體出口 ，第一和第二圖案凹部中的至少一個延伸到 腔中。
為從第一和第二圖案凹部形成槽，元件中的至少一個連接到膜，優選地 通過焊接，諸如雷射焊接或超聲波焊接。
為了確保膜兩側的壓力梯度能夠將流體擠出儲存部，在第一實施例中， 膜包括柔性部分，其比膜的其它部分更具有彈性，柔性部分位於對齊的腔之 間，且其中柔性部分適於完全變形成柔性部分每一側上的兩個腔中的至少一 個的形狀。
在第二實施例中，膜部分的形狀為至少大致配合兩個對齊腔中的至少一 個的內部形狀。
為密封流體側元件的腔，膜圍繞第二組腔的邊緣部分並圍繞第二圖案凹 部的凹部連^妄到流體側元件。
同樣，為了密封壓力側元件的腔，膜圍繞第一組腔的邊緣部分並圍繞第 一圖案凹部的凹部連4妻到壓力側元件。為防止使用前流體的流動，流體側元件包括閥通孔，其中膜圍繞閥通孔 對連接到流體側元件，因此每一閥通孔與流體側元件的內表面上的至少一個 另一閥通孔由接合區域圍繞，沿著所述接合區域，膜和流體側元件連接。然 後，可移除閥部分定位成第一端在柔性膜上以將柔性膜按壓到流體側元件 上，由此阻塞任何穿過閥通孔的流體入口。
為了實現每一對閥通孔的兩個閥通孔之間的流體連通，流體側元件連接 到具有集流凹部的集流元件，該集流凹部形成集流元件內表面中的內部幾何 結構。集流元件連接到流體側元件，其中內表面朝向流體側元件的外表面， 外表面與流體側元件的內表面相反。
第二圖案凹部通過^f諸存通孔與集流凹部流體連通，集流凹部由此產生第 二圖案凹部和閥通孔之間的流體連通。
為了安全地儲存從分析單元返回的廢液，在儲存部中引入廢料室，其與 形成在流體側元件內表面中的凹部的第 一部分流體連通，凹部的第 一部分與 第 一止回閥通孔流體連通，且凹部的第二部分與第二止回閥通孔流體連通， 其中止回閥通孔中的每一個都與布置有止回閥的集流元件的止回闊幾何結 構的內部流體連通，確保第 一和第二止回閥通孔之間經由止回閥的流體連 通。
廢料室至少部分地由設置在流體側元件的內表面中的廢料腔形成。 如果集流元件到流體側元件的連接不是流體密封，為確保沒有流體的混
合發生在集流凹部中，排出槽布置在任意兩個相鄰集流凹部之間，排水槽平
行於任意兩個相鄰的集流凹部。
為確保泵送裝置和儲存系統之間的簡單並快速的可連接及可拆卸連接，
連接設有陽性連接器，和密封部件，該密封部件固定在陽性連接器的凹槽中，
陰性連接器形成容納陽性連接器的腔，且密封部件略大於腔，因此當陽性連
接器容納在陰性連接器中時，密封部件接合腔的內壁。


圖1顯示了整個系統；
圖2顯示了整個微透析探針；
圖3A&3B顯示了整個微流體晶片；
圖4A&4B顯示了與微流體晶片中的通道流體連接的管;圖5顯示了包括流體的儲存系統；
圖6顯示了儲存系統的底部和集流元件；
圖7顯示了流體儲存部的簡單示意圖8A-8C顯示了流體儲存部，空間、滿的及在系統運行期間的;
圖9A&9B顯示了廢液室的兩種形式；
圖IO顯示了基站的框圖11顯示了排水通道的特徵；
圖12顯示了泵連接；
圖13顯示了分析單元系統；
圖14顯示了分析^f效流體晶片；
圖15顯示了集流微流體晶片；
圖16顯示了過濾凹部中的過濾器；
圖17顯示了節流器集合；
圖18顯示了插入通道中的節流器；
圖19A和19B顯示了儲存系統的集流元件的另一選擇；和 圖20A和20B顯示了閥的另 一選擇。
具體實施例方式
以下是本發明的優選實施例的詳細說明。
圖l顯示了用於測量諸如氣體或流體的介質中的關注物質的系統(1)， 其中在更多特定例子中，所述介質是血液或者身體組織。在本發明的優選實 施例中，系統(1)包括基站(2),該基站(2)包含具有流體的可互換流體 部件並選擇性地具有泵裝置，和電子部件，該電子部件包括用於儲存並可能 處理數據的計算才幾和用於顯示測量值的顯示器。系統優選地連接到市電，或 者選擇性地，尤其是可攜式電腦，包括其自己的電源、諸如電池或者燃料電
池o
基站(2)通過第一流體連通線路(4)與分析單元(3)流體連通，該 第一流體連通線路(fluid communication link) (4 )優選地是醫療注入系統領 域中所通常使用類型的可購得的柔性管。分析單元(3)優選地縛到監視下 的病人的手臂或者手腕，可能通過膏貼，並包含用於執行物質濃度分析的傳 感裝置。用於從組織(6)收集物質的物質收集裝置(5)通過第二流體連通線路(7)與分析單元(3)流體連通。電連接線路(8)確保將分析單元與 電源相連接的一個或多個操作，並將測量的數字或;f莫擬數據從分析單元傳輸 到基站和/或從基站。在本發明的特殊實施例中，這可以由無線通信替代。
流體連通線路(4)包括在共同包覆中的多個單管(408)的集合，如稍 後將i兌明。
物質收集裝置(5 )是能夠從介質(6 )收集關注物質的任何類型的結構， 但在本發明的優選實施例中，是可購得的微透析探針，或者是這樣一種的探
針，其中灌注液^:傳輸到半滲透膜的第一側且該半滲透膜的第二側與介質
(6)相接觸。當灌注液沿膜流動時，由於它們從介質(6)擴散穿過膜，因 此其收集相關物質，該富含物質流體的灌注液、現在稱為樣本流體，然後從 膜取出用於進一步分析。W09413195A1中描述了這種探針的典型實施例。
圖2顯示了這種探針(5)的筒單一見圖，其中管狀半滲透膜(10)的末 端(11)封閉，近端(12 )圍繞連接前方流體導管(13 )和後方流體導管(14 )。 灌注流體通過前方流體導管^皮供應到膜內部(15)，並通過後方流體導管流 出。由於灌注流體從前方(13)傳送到後方(14)流體導管，其收集從周圍 介質(6)透過膜擴散的物質。因而，富含物質的灌注流體、稱為樣本流體， 通過後方流體導管(14)離開。
導管(13、 14)優選地是標準的可購得的流體遷移管，其尺寸在微米級， 像鍍膜玻璃管，內徑範圍在5-50 iam而外徑範圍在500-1000 jam。然而，也 可以應用其它材料。導管(13、 14)可以布置成單獨管，或者包括並排的兩個 導管(13、 14)的單管，或者可以是一個導管在另一個內的同心系統。
代替管狀膜(IO)，可以採用在一個導管(13、 14)中開窗。
圖3A顯示了整體微流體晶片(20)，其中基板(21)在一個表面具有槽，形 成流徑(22)。雖然其被稱為板，可以採用具有至少一個適於形成流徑的表面 的任意形狀。
基板(21)優選地是其中形成流徑的基底。其可以由聚合體材料製成，包 括但不限於，聚苯乙烯(PS)、聚曱基丙烯酸曱酯(PMMA)、聚對苯二甲酸 乙二醇酯(PETG)、環烯烴共聚物(COC)，和/或任意合適聚合體材料。選 擇性地，基板可以由非聚合體的其它合適材料製成。可以使用任意合適種類 技術在基板中形成流徑，諸如蝕刻或者熱壓成型，或者可以使用注塑模製技 術製造基板，在此情況下，在製造過程期間在基板中形成流徑。選擇性地，通過利用頂板(23)覆蓋基板(21)，使流徑(22)流體密封，其中第 一頂板可以是尺寸與基板(21 )的尺寸相似的板，或者薄箔，並且與基板(21) 對齊，由此使流徑(22)形成為通道(26)。頂板可以是與第一基板相同的 材料，或者是其它合適材料，像上述一樣，並且在優選實施例中，其具有大 致平面且光滑的表面，可能具有與流徑(22)對齊的通孔(25)，實現通道 (26)到外界的通路。
優選地，頂板通過雷射焊接、超聲波焊接、熱焊接或者任意其它焊接方 法連接到基板，但可以使用任意其它方法，如通過任意已知方式膠接或粘接。 其可以連接到基板沒有流徑的整個表面區域，或者僅圍繞流徑的邊緣。
圖3B顯示了相似整體微流體晶片(20)的特殊實施例，其中頂板(23) 是基板(21 )的鏡像，也包括流徑(22b ),因此當兩個板(21、 23 )連接時， 頂板中的流徑與基板(21)的流徑(22a)對齊，形成的通道(26)部分地 在基板(21)中，部分地在頂板(23)中。
圖4A圖示說明了整體晶片(20)的側視圖，其中孔(30)穿透基板(21) 的側面，孔(31)穿透基板(21)的底部，而孔(32)和圖3A上的孔(25) 穿透頂板(23)。以下，任何此類產生從通道(26)到外界的通路的、穿透 基板(21)或者頂板(23)或者兩者的孔(30、 31、 32)統稱為開口。
像形成第一流體連通線路(4)的管通過以下方式連接到開口將它們 朝頂板(23)或者基板(23)按壓，像管(33)被分別地朝向基板(21)的 側面按壓，使內部流動通道與開口 (30)對齊。 一些流體密封材料也可以插 在管和基板或者頂板之間，以產生從管內部到通道(22)的密封流體連接。 選擇性地，管部分地或者完全地穿透開口，像管(35)穿過開口 (32)或者 管(34)插入開口 (31)的加寬部(36)中。
圖4B顯示了將多腔管(37)連接到微流體晶片(20)的方法，如俯視 圖可見具有兩個通道，其中至少一個腔的端部-開口 (38)流體地連接到微 流體晶片(20)的第一通道，且其它腔的至少一個通過在管(37)的一側的 開口連接到第二通道，但可能利用一些塞(40)在端部-開口處封閉。
圖5顯示了包括加壓結構(100)的儲存系統。加壓結構(100)的主要 部件是上元件(或者壓力側元件)(100a)，下元件(或者流體側元件)(100b),箔或者膜(120)及集流元件(130 )。
壓力側元件(100a)具有第一組形狀或幾何結構(101 - 105 ),且流體 側元件(100b)具有第二組形狀或者幾何結構(111-115)，第一和第二組 幾何結構在構成主體(100a、 100b)的板中呈向外外形，上主體的第一組幾 何結構在尺寸和形狀上與下主體的第二組幾何結構大致成鏡像。第一組幾何 結構(101)的內體積與第一組幾何結構(102- 105)的組合內部體積大致 相同，並且對應地，第二組幾何結構(111)的內部體積與第二組幾何結構 (112-115)的組合內部體積大致相同。
壓力側元件(100a)具有內部第一圖案凹部(141、見例如圖7)，將第 一組幾何結構(101-105)的內部連接到泵連接(310)的連接器(311)， 見圖12。這些凹部可以單獨地連接到連接器(311 )，但優選地，僅一個第一 組幾何結構(101 - 105)直接連接到連接器(311),第一組幾何結構通過第 一圖案凹部彼此連接。
柔性材料的箔或者膜(120)已定位在壓力側元件(100a)和流體側元 件(100b)之間，其中柔性理解為材料能夠容易地彎曲而無損傷，但不必 具有任何明顯的彈性。膜(120)具有部分(121 - 125 )，其形狀配合到第一 組和第二組幾何結構(101 - 105、 111-115)，其中形狀優選地通過真空模 塑和/或衝壓或衝模形成。
選擇性地，為確保膜兩側的壓力梯度可將流體擠出儲存部分，在另一實 施例中，膜(120)可以包括柔性部分，其比膜的其它部分更具有彈性，柔 性部分位於對齊的腔室之間，且其中柔性部分適於實質變形成位於柔性部分 每一側上的兩個腔室中的至少 一個。
元件(100b、 120)優選地通過將箔或者膜(120)熱焊接到流體側元件 (100b)上而圍繞第二組幾何結構(111 - 115)和膜部分(121 - 125)的邊 緣連接。但可以應用任意其它連接方式，像粘接、雷射焊或者超聲波焊接。
優選地，壓力側元件(100a)也連接到膜(120)，在其與連接到流體側 元件(100b)的表面相對的表面處，這優選地通過圍繞邊緣(106、 107)的 超聲波焊接實現，但也可應用任意其它連接元件的方法，像粘接或雷射焊接。
優選地，所有流體側幾何結構(112 - 115)裝有第二圖案的凹部(117)， 該凹部(117)具有穿透壓力側元件(100b)的儲存部通孔(119)，其中至 少部分的第二圖案凹部(117)與邊緣(107)中的凸出(127)對齊，且部分的第二圖案凹部(117)位於第二組幾何結構(112-115)內側，如圖上 可見。第二組幾何結構(111 )具有與邊緣凸出(126)對齊的廢料凹部(116)， 其中該廢料凹部(116)具有兩個單獨的部分，第一部分廢料凹部具有第一 止回閥通孔(118a),而第二部分廢料凹部具有第二止回閥通孔(118b)。
邊緣凸出(126)圍繞廢料凹部(116),第一和第二止回閥通孔(118a、 118b)，且多個閥通孔(128)還穿透流體側元件(100b),其方式為邊緣 凸出(126)包含覆蓋第二通孔(128)的柔性膜(120)的自由島狀部或者 連接部(108),每一連接部(108)覆蓋一對閥通孔(128),其方式為每 一個閥通孔(128)與閥通孔(128)的另一個成對，連接部(108)在它們 之間產生流體連通。
集流元件(130 )在與膜(120 )相反的表面處連接到壓力側元件(100b )。 集流元件(130)具有形成在表面中的第一集流凹部圖案(131)和第二集流 凹部(133),其中第一集流凹部(131)連接到儲存部通孔(119)和閥通孔 (128)。凹部(131、 133)可以在流體側元件(100b)的表面中具有鏡像的 凹部，當集流元件(130)和流體側元件(100b)連接時，形成通道。第一 和第二止回閥通孔(118a、 118b)與其中布置有止回閥(M2)的止回閥幾 何結構(143)的內部(132)流體連通。
由於第一集流凹部圖案(131)連接到閥通孔(128)，因此建立了第二 組幾何結構(112-115)的內部和第二集流凹部(133)之間的流體連接。 以相同方式，廢料凹部(116)的第二部分連接到第二通孔(128)中的一個， 建立第二圖案幾何形狀(110)的內部和第二集流凹部(133)中的一個之間 的流體連接。
兩個元件(130、 100b)優選地通過超聲波焊接、雷射焊接連接，或者 以任意其它已知方式來連接兩個目標物。第一集流凹部(133)包括流體開 口 (134)，或者在元件(100b)和/或(130)的側面，如圖上所見，或者通 過元件(100b)或(130)中一個的上表面或下表面中的一個。
閥(135 )定位成第一端(136 )向下按壓柔性膜(120 )的連接部(108 ) 到下元件(100b)上，由此阻止任何通過閥通過孔(128)的流體進入。閥 (135)的第二端(137)穿過切口 (138)。閥(135)優選地由某些大體柔 軟的材料製成，像橡膠。當系統設定成工作時，閥(135)被移除，優選地 不可逆地移除，由此釋力文通過閥通過孔(128)的流體的進入。壓力側元件(lOOa)、流體側元件(100b)和集流元件(130)優選地裝 備有銷和孔，當元件(100a、 100b)連接時，銷配合入對應的孔，從而確保 元件的充分對齊，並得到穩定的連接。
圖6顯示了連接到膜(120)和流體側元件(100b)的集流元件(130) 和壓力側元件(100a)。
兩個止回閥通孔(118a)和(118b)之間的流體連通通過止回閥(142) 實現，其確保流動僅能從止回閥通過孔(118b)到(118a)，而不能反過來。 止回閥(142)優選地是標準的市場上可買到的鴨嘴閥，但也可使用任意其 它止回閥。止回閥(142)布置在止回閥形狀或幾何結構(143)內，其具有 內部(132)與止回閥通過孔(118a、 118b)流體聯:通，且止回閥(142)定 位在止回閥幾何結構(143)中，其方式為流體僅可以從止回閥通孔(118b) 經過止回閥(142)流到止回閥通孔(118b)。
如果管、像單獨管(408、見例如圖15)將插入例如凹部(133),然後 選擇性地可以引入通孔(144),其中可以填入通過膠水或其它粘著材料以將 管固定在凹部中。
圖7顯示了壓力側元件(100a)、流體元件(100b)和膜(120)的組合 系統的側-觀圖。當元件(100a、 100b)連接時，第一組幾何結構(101 - 105) 與第二組幾何結構(111 - 115)對齊，形成分隔室(231 -235)(在圖9A和 9B上可見分隔室(231))。膜部分(122- 125)將分隔室(232-235 )分隔 成上(或者壓力)腔(242 - 245 )和下(或者流體)腔(252 - 255 )，且膜 部分(122 - 125 )採用氣密或流體密封的方式使壓力腔(242 - 245 )與流體 腔(252-255 )密封。
流體通過入口 (未顯示)被給送到流體腔(252 - 255 )的內部，其中入 口是進入第一組幾何結構(102- 105)、得到與外界的流體連接的開口。入 口優選地裝有旋轉鎖定螺紋(lure lock taps),用於將輸送流體的裝置連接到 流體室(252-255 )。隨後，入口被封閉，優選地通過利用熱焊接熔化旋轉 鎖定螺紋，或者以封閉這種開口的任意其它方式密封它們。
圖8A是側視圖，圖示說明了由第一組幾何結構(102)和第二組幾何結 構(112)形成的分隔室(232)中的一個，該圖也顯示了第一和第二圖案凹 部(117、 141)。柔性膜(120)夾在兩個元件(lOOa、 100b)之間，從而膜 部分(122)將分隔室(232)分成兩個腔(242)和(252)，如上所述，每一個腔具有通向外界的入口，也如同以上所述，腔(242)通過壓力側元件 (100a)表面中的第一圖案凹部(141),而腔(252)通過流體側元件(100b) 表面中的第二圖案凹部(117)。
在圖8B中，分隔室(232)顯示為其充有流體，該流體在由膜部分(122) 和形狀(112)限定的流體腔(252)內。像空氣的氣體，或者一些流體通過 第一圖案凹部(141)給送入壓力腔(242)，使膜部分(122)兩側的壓力梯 度上升，所述壓力梯度確保流體腔(252)內的流體被擠出第二圖案凹部 (117)。
圖8C顯示了相同的分隔室(232),其中由於氣體或液體已充入壓力室 (242)中，因此大量流體已被擠出流體腔(252)。
圖9A顯示了用於貯存廢液的廢料分隔室(231),其採用與第一組幾何 結構(101)和第二組幾何結構(111)的分隔室(232-235 )相似的方式設 計，廢料分隔室由膜部分(121 )分隔成兩個室，廢料室(241 )和虛室(dummy chambe) (251)。優選地，廢液通過廢料凹部(116)導入廢料室(251),如 本發明所示實施例中一樣，然而，也可以應用相反的情形。虛室(241)然 後是"虛擬的"，在膜部分(121)上不產生明顯的反壓力。
優選地，通過第一組幾何結構(101)中的空氣孔(260)而具有到外部 大氣壓力的自由接觸，確保虛室(241)處於比廢料室(251)更低的內部壓 力下。在本實施例中，膜部分(121)確保廢料室(251)中沒有流體通過空 氣孔(260)洩露到環境中，因為其使廢料室(251)與虛室(241)相對密 封。可選擇地，通過利用流體密封但可透過空氣的膜(261)密封任意此類 空氣孔(260),可以避免膜部分(121)，如圖9B中所示。
在本發明的特定實施例中，"虛"室將用於調節系統中的壓力，由此調 節流率。通過以某種方式對第二室加壓，可以實現其。止回閥(142)確保 沒有回流從廢料室(251)返回到第二集流凹部(133)中。
圖IO顯示了基站(2)的簡單圖示，其包括加壓結構(100)、泵送裝置 (202)、電子件(201)、監視裝置(204)和選擇性的能源(205),像電池 或者燃料電池。然而，在本發明優選的實施例中，從市電獲得能源。
可互換流體部分、也稱為溼部(200),構成加壓結構(100)、分析單元 (3)、探針(5),和第一和第二流體連通線路(4)和(8),但在本發明的 特定實施例中，也包括尤其泵送裝置(202)和/或能源(205 )。電子件(201 )首先是計算機(203 )和監視裝置(204 )。計算機主要用於存儲和處理測量數據，但另外可以執行其它可能任務，如存儲系統的設定信息和監視目的、例如病人的信息。監視裝置(204)優選地是可能具有觸控螢幕的標準監視器。
基站進一步包括所有電子裝置領域技術人員已知的、在這種電氣裝置中所需要的電子和機械裝置。
泵送裝置優選地是以某可調節固定速率和壓力將空氣或者一些其它氣體或者液體泵送入壓力室(242-245)中的壓縮機。任意其它可想像的泵送方式也可應用到系統，像將流體(氣體或者液體)擠出柔性容器到壓力室(242-245)中的機械或電氣系統。
溼部(200)以本領域技術人員已知的任意方式連接到或插入基站(2)中，像將其放入基站(2)的外殼(或盒)內的空腔中，其中空腔的形狀設計成以固定並穩固的方式容納連接的上元件(100a)和下元件(100b)。
本系統的一個重要方面是其提供以下可能例如，裝有溼部(200)的病人可以在插入溼部(200)的數個基站(2)之間轉移，且監測開始或者繼續。當從一個地點移動到另一個地點時，病人不會感到拔出探針(5)又插入新探針的痛苦，而可以保持相同的探針(5)及剩餘的溼部(200)。有利地，溼部(200)還可以包括用於存儲諸如已獲得的測量結果和/或系統的設定信息的數據的裝置，其中該裝置有利地是數字微晶片。可選擇地，這種數據可以在單個的基站之間直接無線地傳輸。
本發明的另一主要方面是溼部(200)的部件不包括金屬、或者至少是少量的金屬，其不與例如MRI-掃描產生幹擾。
圖11顯示了尤其用於集流元件(130)的特徵，但其也可應用於壓力側和流體側元件(100a、 100b)。集流元件(130)通過以下方式焊接到流體側元件(100b):任意兩個相鄰的第一集流凹部(131 )被雙面焊(double welding)分開，因為這在單面焊不能流體密封的情況下提供額外的安全性。然後仍存在第二焊接將防止第一集流凹部(131)中的流體混合的機會。
進一步的安全特徵被引入系統的優選實施例，如其在圖上所示，其中排液槽(300)沿第一集流凹部(131)的側面形成。圖顯示了集流元件(130)的橫截面，顯示了兩個第一集流凹部(131)，它們之間具有排液槽(300)，下元件(100b)在槽(131)和排液槽(300)之間的區域焊接(301)到集流元件(130),或以一些其它方式連接。
排液槽(300)確保通過不緊密焊接洩漏的流體會被排液槽(300)"俘獲"，並在其洩漏入相鄰第一集流凹部(131)之前以可觀察的方式移走，可能通過將其從系統排出到外界。由此可以察覺在集流元件(130)中出現的洩漏，並4企測溼部(200)被替換。
圖12顯示了到溼部(200)的泵連接(310)，其中空氣是優選的給送到壓力室(242 - 245 )內的加壓物質，但也可採用任意氣體或液體。泵連接(310 )顯示為兩部分系統，其中陽性連接器(311)裝有O形圏(312),該O形圏(312)通過以下方式固定在裂口 (313)中O形圈的部分在裂口 (313)上方且其直徑略大於陰性連接器(314)的內徑。當陽性連接器(311)位於陰性連接器(314)內部時，O形圈相對於陰性連接器(314)的內壁的摩擦確保充分穩定和流體密封的連接，由此實現壓力管(315)和壓力入口 (316)之間的流體連接，空氣入口與凹部(141 )流體連通並通過那裡到圖8A-8C所見的壓力室(242-245)。陽性連接器(311)可以是元件(100a、 100b、130)中的一個的集成的部分，但優選地是連接到壓力元件(100a)的單獨的部件。
一個優點是保持分析裝置靠近病人或者調查的介質，其中分析裝置包括分析單元(3)、第二流體連通線路(7)和物質收集裝置(5)。這是由於需要使系統在測量期間的響應時間最小化，並由於一般病人的舒適度，其中僅該分析部分連接到病人，運動的自由度僅受第一流體連通線路(4)和電氣連通線路(8)的長度限制。
圖13顯示了分析單元的設計的優選實施例，其中分析單元外殼(330 )由三個部分構成，分析單元外殼底部(330a)、分析單元外殼頂部(330b),和分析單元支撐結構(330c)。系統以以下原理工作將試劑添加到包括相關物質的樣本流體，以產生一些可檢測的效果，因而分析單元包括分析微流體晶片(331)，也稱為微實驗室，其中試劑流體混合到樣本以得到表徵一些物質在流體中濃度的可觀察並可測量的效果，其中在優選實施例中效果是光學可探測的。
集流微流體晶片(332)在系統中分配流體，諸如將試劑流體給送到分析微流體晶片(331),並選擇性地，將廢液從分析單元排出。在優選實施例中，集流樣"危體晶片也將灌注流體給送到物質收集裝置(5 )的向內導管(13 )，並從向後流體導管(14)接收樣本流體，將其分配到分析樣l流體晶片(331 )。分析單元支撐結構(330c)位於分析單元外殼頂部(330b)和分析單元外殼底部(330a)之間，並設計有加深部(337)。傳感器外殼(336)包括傳感器外殼底部(336a)和傳感器外殼頂部(336b),並位於加深部(337)中。分析單元支撐結構(330c)的與加深部(337)的內側相反的表面朝分析單元外殼底部(330a)按壓流體部分(331)和(332),保持其固定，有利地，使用流體部分(331、 332)，分析單元支撐結構(330c)和/或分析單元外殼底部(330a)之間的大致柔軟的部件(可以是橡膠墊、橡膠墊圈或泡沫)。
分析單元支撐結構(330c)和傳感器外殼底部(336a)裝備有窗，分析單元支撐結構(330c)中的第一窗(339)，和傳感器外殼底部(336a)中的第二窗(338 )，定位成當分析單元被合在一起時，兩個窗對齊。墊圈、襯墊或泡沫(341 )，優選地橡膠或者彈性體的，被在分析單元支撐結構(330c )和傳感器外殼底部(336a)之間，圍繞窗(338、 339)以相對尤其外部光源密封。由此被包圍在傳感器外殼底部(336a)和傳感器外殼頂部(336b)之間的傳感器(333 )僅接收穿過窗(338、 339)的光。透明片或板(350 )可以位於窗內。
三個分析單元外殼部分(330a、 330b、 330c)優選地沿邊糹彖通過超聲波焊接連接，但也可以採用任意其它方法，如粘接這些部件。同樣地，兩個傳感器外殼部件(336a、 336b)優選地沿邊緣通過超聲波焊接連接，但也可採用任意其它方法，像粘接這些部件。
如上在優選實施例中所述，物質的測量是根據光學探測，因此重要的是沒有外部光源透過微流體晶片(331、 332 )或者放置傳感器的傳感器外殼(336)內部。因此，外殼(330)設計成從外界到內部流體部分(331、 332)的僅有的流體連接是通過第一流體連通線路(4)。僅有的到外界的其它連接是將傳感器(333 )連接到基站(2)的導電連通線路(8)。第一和第二流體連通線路(4、 7)和電氣連通線路(8)分別裝備有插頭(343、 344、 345 ),
用於密封入口 (346、 347、 348)。
分析單元的主要部分中的一個是微流體晶片，其執行得到表徵某物質在
流體中的濃度的可觀察並可測量的光學效果的化學反應。
圖14顯示了分析微流體晶片(331)的優選設計，該設計與一般微流體晶片(20)的設計相同，具有分析基板(370)和分析頂板(371)，其間包圍有分析槽系統(372、 375、 377、 379、 381、 382)。在圖中，兩個部分(370、371)未被連接。灌注流體通過分析頂板(371)中的分析晶片開口 (373 )進入分析槽(372)。第一試劑流體通過分析頂板(371)中的分析晶片開口(374)進入分析槽部分(375 )，並與灌注流體在混合點(376)處混合。分析槽(372)延伸到第一迂迴部(377),在該處混合的流體有時間相互混合，並在其到達第二混合點(378)之前反應，並與從分析槽部分(379)和分析晶片開口 (380)進入的第二試劑流體混合。分析槽(372)延伸到第二迂迴部(381)中，在該處混合的流體有時間相互混合，並在它們到達第三迂迴部(382)之前反應，該第三迂迴部(382)與窗(339、 338)對齊，因此傳感器(333 )具有觀察在第三迂迴部發生的光學可探測反應的視角。第一頂板(371)因此至少在其覆蓋該第三迂迴部的區域是透明的。流體、目前是廢液，通過分析開口 (383 )離開分析微晶片(331)。
圖15顯示了集流;微流體晶片(332)的優選實施例，其採用與一般樣丈流體晶片(20)相同的方式設計，包括集流基板(400)和集流頂板(401),圖中該兩個板(400、 401)未連接。多個集流槽(402-407)與單管(408)流體連接。集流槽(402-407)又與一組集流晶片開口 (411-413)流體連接。在本發明的所示實施例中，集流槽(406)中的一個將單管(408)中的一個連接到連通灌注流體的物質收集裝置(5)的向前流體導管(13)。選擇地，灌注流體都繞過分析單元，管(408)中的一個直接連接到向前流體導管(13)。
通過集流晶片開口 (410)和分析晶片開口 ( 373 )，所示實例中的集流槽(407 )在物質收集裝置(5 )的向後流體導管(14 )和分析微流體晶片(331 )中的分析槽(372)之間產生流體連接。
集流槽(402-407)優選地由集流基板(400)中的流徑構成，如上所述地，該流徑與集流頂板(401)中的鎮:像流徑對齊。
選擇性地，物質收集裝置(5)的向前流體導管(13)和/或向後流體導管(14)直接地連接到分析微流體晶片(331),其中集流微流體晶片(332)將灌注和樣本流體分配到分析微流體晶片(331)和從分析微流體晶片(331 )分配。
兩個微流體晶片(331、 332)與它們之間的過濾器(420，圖16中可見)一起連接，其方式為開口對齊，以在兩個微流體晶片的槽之間產生流體連 通。圖中的示例系統然後使集流晶片開口 (410)與分析晶片開口 (373 )對 齊，集流晶片開口 (411)與分析晶片開口 (374)對齊，集流晶片開口(412) 與分析晶片開口 (380)對齊，且集流晶片開口 (413)與分析晶片開口 (383 ) 對齊。
過濾器可以選擇地定位，諸如參照流動方向，恰在集流微流體晶片(332 ) 前或可能恰在第二集流凹部(133)之後，優選地其須插在限流器(501 )之 前，以下描述限流器(501)。
兩個微流體晶片優選地以底對頂的方式連接，其中分析基板(370)相 對集流頂板(401)定位，但選擇性地，其可以為底對底方式，其中分析和 集流基板(370、 400)相對彼此定位，或者頂對頂方式，其中分析和集流頂 板(371、 401)相對彼此定位，或者頂對底方式，其中分析頂板(371)相 對集流基板(400)定位。
兩個微流體晶片(331、 332)通過超聲波焊接、熱焊接、膠接或者連接 兩個元件的任意其它方式連接。
圖16顯示了兩個開口 (421、 422)的一個連接，其中集流基板(400) 相對分析頂板(371)定位，且過濾器凹部或者下陷部(423、 424)圍繞開 口 (421、 422)形成並對齊。過濾器(420)定位在過濾下陷部(423、 424 ) 和兩個微流體晶片(331、 332)之間，用於清除流體中的髒物、汙染物、微 生物和可能存在的其它材料。兩個過濾器下陷部(423、 424)增加了過濾器 的工作區域。過濾材料優選地是微孔PES，但也可以應用任意合適過濾器。
調節系統的單個流率的優選方式是在系統中引入限流器或者流限制元 件，其中限流器有利地可以是內橫截面積明顯小於單管(408)、第一和第二 集流凹部(131-133)、集流微流體晶片(132)和分析微流體晶片(131) 的集流晶片和分析晶片槽(402-407、 372、 375、 377-379、 381、 382)的 管部分。這種限流元件的自然選擇可以是標準的市場上可購得的矽基微孔 管，或者毛細管，毛細管具有以下性質對於任意給定的壓差，通過選擇合 適長度和直徑的毛細管，可以將流率固定在要求值。
插入限流器的多種不同實施例是可能的，比如將它們導入第一或者第二 集流凹部(131-133)中、或者如圖17所示，將限制集合(500)引入第一 流體連通線路(4)，其中限流器(501)插入每一個單管(408)，增加單管(408)的總流阻，由此降低流率。然而，本發明的優選實施例是，將限流 器(501)插入集流微晶片(332)的槽中，或者插入分析微流體晶片(331) 的槽中，如顯示微流體晶片(502)和槽(503 )的俯視圖的圖18中所見， 其中限流器(501 )位於槽(503 )中並通過一個或多個一些粘性材料插頭(504 ) 固定，插頭(504)也用於密封槽中流動的流體，強迫其通過限流器(501)。 優選實施例中的系統採用以下方式工作灌注流體乂人基站(2)中的容 器通過第一流體連通線路(4)中的一個單管(408)到探針(5)的向前流 體導管(13),選擇地通過微流體晶片(331)或(332)中的一個。在揮:針
(5)中，當相關物質透過膜(10)擴散時，它們被樣本流體收集。該富含 物質的灌注流體、現在是樣本流體，進入分析微流體晶片(331)的第一迂 回槽(372),如前所述，選擇地，首先通過集流微流體晶片(332)的槽中 的一個。
隨後樣本流體與多種試劑流體相混合。試劑流體從基站(2)通過第一 流體連通線路(4)中的一些單管(408)，通過像(374、 380)的開口和像 (375、 377)的槽部分，進入分析微流體晶片，並在像(376、 378)的混合 點與樣本流體混合。迂迴的反應部分(377、 381)確保反應流體有時間與樣 本流體充分混合併反應。
最後的迂迴部分(382 )在可探測的光學效果由傳感器(333 )通過窗(338 ) 探測的位置。傳感器發送測量的數據到基站(2),優選地通過電氣連通線路 (8 )或者通過無線傳輸。
樣本流體、目前為廢液，通過開口 (383 )離開分析微流體晶片(331), 優選地通過集流微流體晶片(332)和流體連通線路(4)的管中的一個，回 到基站(2)，在該處其被存儲在某包、容器或者室(231)中。選擇性地， 廢液直接導出系統。
基站(2)包括能夠處理並存儲數據的計算機，優選地還包括用於顯示 數據的監視器。計算機裝置(2)也能夠採用一些方法控制傳感器(333 )和 /或流率。
流體的流動由包含在基站(2)中的泵送裝置(202)產生，其中優選實 施例中的泵送裝置是流體存儲在流體袋或室(252-255)中的類型，每一個 所述流體袋或室(252-255 )都具有至少一個柔性側或壁，與壓力室(232 -235 )中的一個壓力連通。選擇性地，所有流體室(252-255 )定位在一個共同的壓力室中。壓力室的內部然後填充如氣體的加壓物質，由此當加壓 物質使柔性側或壁相對流體擠壓時，流體室內的流體被擠入到流體連通線路
(4)中。
第一流體連通線路(4)優選地是多個單個柔性管(408、見圖15)，如 醫療灌注系統領域已知的，並且優選地，由像PE、 PUR、 PA等材料構成。 單管(408)組裝在由像PVC、橡膠、PUR等材料製成的共同的封套或外殼 中。為了確保管的正確安裝，尤其是在系統安裝期間，單管優選地可以塗上 不同的顏色，可能還具有不同的外徑，以確保管的僅一種安裝排列組合是可 能的。
圖19A顯示了例如圖5和6中所見的加壓結構的選擇性形式，其中集流 元件(130)被管(600)及保護管(600)的保護性罩(601 )所替代，可能 地，所述保護性罩(601 )將管固定到壓力側元件(100b)。管替代至少第一 和第二集流凹部(131、 133)，並流體連接到儲存通孔(119)。在優選所示 實施例中，管(600 )是從共同封套延伸到儲存通孑L( 119 )的單個柔性管(408 )。
在本實施例中，包括止回閥結構(143)的閥罩元件(602)連接到壓力 側元件(100b)。閥罩元件(602)和壓力側元件(100b)的系統可以具有凹 部(116、 133)、開口 (134)和通孔(118),像圖5和6中所見的實施例的 系統，並以相同方式工作。
圖19B圖示說明了圖19A以俯視圖顯示的相同系統，其中虛線表示具 有管(600)和保護性罩(601)的系統的後側。視圖的上前側包括第二組幾 何結構(111-115)，第一圖案凹部(117),其產生從第二組幾何結構(112 -115)內部通過儲存通孔(119)到管(600)的流體連通，廢料凹部(116) 和具有止回閥結構(143)的閥罩元件(602)。
圖20A和20B顯示了閥(135)的選擇形式，尤其適於圖19A和B中所
的夾緊元件(650)，可釋^L地連接到管(600)沒有保護性罩(601)處的結 構(654)。結構(654)位於管下，並包括匹配部分(655 )以容納和配合按 壓元件(653 )的端部(656)。兩個腿部(651)中的每一個都包括將夾緊元 件(650)緊固到結構(654)的部分(657)，且當夾緊元件(650)固定到 結構(654)時，管(600)被夾擠在端部(656)和匹配部分(655 )之間， 以防止任何通過管(600)的流體連通。當系統被設定為工作時，兩個腿部(651)繞樞轉部件(652)被按壓在一起，如圖20B中箭頭(658)所示， 以將它們從結構(653 )釋放，且夾緊元件(650)然後移除，由此釋^L管(600) 中的流體連通。
權利要求
1.一種用於分析流體的系統(1)的分析單元(3)，所述分析單元(3)包括用於與基站(2)連通流體的第一流體連通線路(4)，與物質收集裝置(5)連通流體的第二流體連通線路(7)，和傳感裝置，所述傳感裝置適於提供表示流體中物質含量的數據。
2. 根據權利要求1所述的分析單元，其中，所述第一流體連通線路(4) 具有的流阻實質上小於所述第二流體連通線路(7)。
3. 根據權利要求1所述的分析單元，其中，所述第一流體連通線路(4) 實質上短於所述第二流體連通線路(7 )。
4. 根據權利要求2或3所述的分析單元，其中，所述傳感裝置包括分 析微流體晶片(331)和光學傳感器(333 )，所述分析微流體晶片(331)具 有包括至少一個分析槽(372、 375、 377、 379、 381、 382)的分析槽系統。
5. 根據權利要求4所述的分析單元，其中，所述分析孩i流體晶片(331) 的至少一個分析槽(372)包括迂迴部分(377、 381、 382)。
6. 根據權利要求5所述的分析單元，其中，所述分析槽系統(372、 375、 377、 379、 381、 382)的至少一部分(382)由透明頂部(371)覆蓋。
7. 根據前述權利要求中的任一項所述的分析單元，進一步包括具有集 流晶片槽(402 - 407 )的集流微流體晶片(332 )。
8. 根據權利要求7所述的分析單元，其中，所述集流晶片槽(402-407) 中的至少一個與所述第一流體連通線路(4)流體連通。
9. 根據權利要求7或8所述的分析單元，其中，所述集流晶片槽(402 -407 )中的至少一個與所述分析微流體晶片(331)的至少一個分析槽(372、 375、 377、 379、 381、 382)流體連通。
10. 根據權利要求9所述的分析單元，其中，所述集流微流體晶片(332) 包括至少一個集流晶片開口 (410-413)，所述至少一個集流晶片開口 (410 -413)與所述分析微流體晶片(331)的至少一個分析晶片開口 (373、 374、 380、 383 )對齊，由此提供晶片中槽之間的流體連通。
11. 根據權利要求10所述的分析單元，進一步包括布置在所述集流微 流體晶片(332)和所述分析微流體晶片(331)之間的過濾器(420)。
12. 根據權利要求IO或11所述的分析單元，其中，所述集流晶片開口(410-413、 373、 374、 380、 383 )中的至少一個具有下陷部(424)。
13. 根據權利要求10所述的分析單元，其中，所述分析孩i流體晶片(331 ) 和所述集流微流體晶片(332)中的至少一個包括至少一個槽(402-407、 372、 375、 377、 379、 381、 382)，所述至少一個槽具有提供增大的流阻的 槽部分。
14. 根據權利要求13所述的分析單元，其中，所述增大的流阻由一根 毛細管(501)提供，所述毛細管(501 )布置在所述至少一個槽(402-407、 372、 375、 377、 379、 381、 382)的一個中。
15. 根據前述權利要求中的任意一項所述的分析單元，其中，所述第一 和第二流體連通線路(4、 7)中的至少一個提供所述分析單元(3)到所述 基站(2)和/或到所述物質收集裝置(5)的可拆卸連接。
16. 根據前述權利要求中任意一項所述的分析單元，其適於經由所述第 一流體連通線路(4 )接收加壓流體。
17. 根據前述權利要求中的任意一項所述的分析單元，其由允許核石茲共 振成像掃描的 一種或多種材料整體製成。
18. 根據前述權利要求中的任意一項所述的分析單元，進一步包括數據 處理裝置(203 ),所述數據處理裝置適於處理數據以提供關於流體中物質含 量的信息。
全文摘要
本發明涉及一種用於分析流體的系統的分析單元，分析單元包括用於使流體與基站連通的第一流體連通線路，用於使流體與物質收集裝置連通的第二流體連通線路，和傳感裝置，其適於提供表示物質在流體中含量的數據。
文檔編號A61B5/00GK101657150SQ200880003065
公開日2010年2月24日 申請日期2008年1月25日 優先權日2007年1月26日
發明者卡斯滕·D·尼爾森, 吉姆·拉德默, 傑斯珀·P·溫達姆, 索基爾德·阿姆, 霍爾格·迪拉克 申請人:迪拉莫公司