微流体临床分析器的利记博彩app

专利名称：：微流体临床分析器的利记博彩app
技术领域：
：本发明是微流体装置领域，涉及一种用于进行临床试验室化验的微流体装置和设备。
背景技术：
：临床医生日常依靠试验室测试来更好地化验进行护理的病人的状态。较大的临床分析仪例如“机器人药剂师”(美国专利No.3193358)、技术人员(Technicon)自动分析仪和自动临床分析仪(Dupont,WilmingtonDe)为公知的。在Coleman的美国专利No.3799742中采用了使得临床化验小型化的步骤。但是微流体芯片仍然更有利于减小规模，并用于接收微升或纳升尺寸的试样。不过，如Lilja在美国专利No.4088448中所述，在更小的反应容器中，试剂和分析物均勻混合将更困难和很费时间，从而需要例如一些机械振动装置。Lilja提出最佳的振动频率和幅值最好通过试验来确定。超声波混合也已经由Liston(在美国专利No.4528159中)、Yang(YangZ等，2001，Ultrasonicmicromixerformicrofluidicsystems,SensorsActuatorsA-Physical3:266-272)禾口Yaralioglu(YaraliogluGG等，2004，Ultrasonicmixinginmicrofluidicchannelsusingintegratedtransducers，AnalChem763694-98)提出。还已经使用离心法来在试剂盘上进行试剂的机械混合和溶解，如在PiccoloChemistryAnalyzer(CardinalHealth,DublinOH)中所述，它在大约12分钟内给出结果，并由Schembri介绍(SchembriCT等，1992,Portablesimultaneousmultipleanalytewhole-bloodanalyzerforpoint-of-caretesting,ClinChem38:1665—1670)。针对困难和未解决的问题，其它混合装置在美国专利No.6382827和6808304中提出和最近由钱(Qian)提出(QianM等，2008,Fabricationofmicrofluidicreactionandmixingstudiesforluciferasedetection,AnalChem80:6045-50)。Hammond在美国专利No.4965047中介绍了一种分析测试条，该分析测试条具有易碎泡，以便保持稀释剂或试剂溶液。试样与在吸收剂层中的液体试剂反应，并通过在观察窗口中的反射来读出端点颜色。Kitaguchi在美国专利No.7625760中观察到利用从芯片外部(分析在该处进行)供给的试剂的uTAS方法已经公知，例如由Wilding在早期提出(美国专利No.5304487)。但是注意到这样的复杂性水平并不能很好地适合护理分析用途的要点，Kitaguchi提出了用于在盒上储存液体试剂和合适释放用于定量分析的方法。如Kitaguchi专利的图8和13中所示，该方法仍然使得装置构成很复杂，并显然限制为端点分析，因为很难瞬间混合试剂和分析物。Subraminian在美国专利No.5223219中依靠毛细管流动和多孔反射基质来进行化验，用于在直接施加给装置的血液中的各种临床分析。监视器记录在化验反应过程中装置反应基质的反射率，通常在三个波长上。通过使得端点处的反射率变化与公知标定材料的进行比较，监视器能够计算分析物浓度。不过，毛细管流动已经证明很难标准化，且对于总体化验的可重复性和精度，不规则性可能增加。Oosta在美国专利No.5478751中介绍了由自通气材料制造的装置，其中，反应例如用于血糖的葡萄糖氧化酶/过氧化物酶化验能够在试样中完成反应，然后通过分光光度计读出指示器染色剂的亮度。由微孔聚丙烯薄膜、单丝编织筛网或者其它憎水性和空气可透过的材料制造的装置本体用于从内部槽道中排除空气。Naka在美国专利No.6001307中要求一种用于在液体试样中进行小长度分析测量的装置。在分析反应进行选定时间之后，形成的任意色素捕获在光学观察区域中的过滤纸或海绵内，并通过光密度分析法使用用于测量色素产量的反射光来测量。固定的固态免疫化学物也可以在光学观察区域中展开，其中，在确定反应时间之后化验分析物和粘接剂的夹层。换句话说，化验方法再次限制为端点反应。发明人还强调了在权利要求中的旁路槽道(6)的重要性，该旁路槽道用于吸收多余的试样或夹带的空气，并中和任何多余的抽吸压力(第14栏第25-53行，第4栏第40-55行)，这通过设计成在上游吸入槽道段中最大程度地减小流阻、在旁路槽道中更少地减少流阻和在下游分析槽道中最少地减少流阻而实现，尽管这实际上看起来并不必须。Naka在美国专利No.6325975中进一步介绍了固定在较小拇指尺寸抽吸腔室上的细长取样槽道，该抽吸腔室具有弹性，用于在变形和释放时产生吸力，其中，细长槽道包含具有“试样分析装置”的第二腔室，该试样分析装置包含固定试剂，用于与分析物反应。该装置的缺点是试样必须在按压抽吸腔室之后进入装置，没有止回阀或通气孔来防止试样在施加正压力时排出。还有，在层叠隔膜中包含试剂实际上将反应速率限制为扩散动力，该扩散动力独立于分析物的浓度，因此装置限制为端点反应。可能希望从多次化验得出结论，以便更好地确定病人的临床状态特征。当可在护理点实时使用时，测试面板最有利。难题是要在10或20微升试样尺寸的全血上进行多重化验，例如通过毛细管试样管来获得。特别困难的是儿科血液试样，其中，较大的血细胞容量计用于试样的减小血浆容积。当希望由微小试样容积进行多重化验时，可能希望连串地进行化验，而不是平行进行，只根据需要计量出试样，且为了完成上述化验需要用于“根据要求”从全血中分离血浆的装置，其中，吸出足够量的血浆，用于一次进行一个反应，从而可以以它们临床重要性的等级顺序来进行尽可能多的化验。如文献中已经介绍的，消除或减少稀释剂和试剂容积导致灵敏性增加，但是由于被动分散不均勻的问题而并不存在令人满意的溶解，该不均勻性在干试剂直接在微小试样液体中再水合和进行混合的过程中产生，这里，“被动”表示没有机械辅助混合。当为动态化验时(其中，希望获得在零阶动态情况下的反应速率，以便测量选定的分析物的浓度)，装置需要能够使得包含速度限制分析物的试样与参与反应的所有反应剂和辅因子瞬间混合，然后，在反应速率为线性的非常短时间中，在其它反应剂产生速度限制之前测量稳态反应速率。这种情况不能在并不使用在由外部驱动器提供动力的专用混合线路中吸取和操作的较大试样或试剂容积的情况下实现，例如如上面的Lilja所述，因为没有充分混合，反应速率是扩散限制，而不是分析物限制，因此不能获得速率或“动态”分析。因此，需要一种用于通过在被动混合条件下在微小试样容积中使得干试剂快速再水合和均勻化而进行小容积临床化验的微流体装置，其中，试剂在试样中溶解的速率并不慢到使得不能测量分析物反应运动。本发明提供的这些和其它特征将由说明书中可知。
发明内容微流体盒介绍为用于在低于微升的反应腔室中进行一个或多个临床化验。各反应腔室从在包围腔室的两个光学透明薄膜之间层叠的ACA层中切割，该透明薄膜形成用于穿透照射试样的光学窗口。试样通过在停止流动状态下施加下游抽吸压力而推入反应腔室中。在盒上并没有提供通向大气的通气孔。在反应腔室中，在干试剂基质中的脱水色原体在试样中快速溶解，从而在基体和辅因子过多的情况下激发开始分析反应。干试剂基质在制造过程中预先印在反应腔室中。在化验中，反应产品例如NADH或甲Jf的积累或消失将通过光学窗口通过分光光度计来监测。对流涡流扩散和分子扩散驱使试剂快速溶解至光学均勻。令人惊讶的是，酶(或分析物)浓度的零阶运动通过被动混合而快速获得，而不管色原体在反应腔室中溶解的初始不一致，且足以从反应产品的积累的线性斜度计算酶浓度的分光光度计数据可以在5至60秒内收集。并不使用机械混合。反应腔室用作被动混合装置和小玻璃管，具有小于6密尔(大约150微米)的光通路和大约300nl的总容积。反应容积通过下游的停止流动屏蔽件来固定，该停止流动屏蔽件透过气体，而并不能透过液体。尽管在再水合过程中在试剂稀释中预期的暂时变化，化验结果令人惊讶的一致，且在临床重要的值范围内很容易获得用于临床分析物的反应速度的标准曲线。首先，溶解运动占优势，它是沉积在反应腔室的所述光学窗口和多个所述光学窗口上的可再水合干试剂基质的函数。可再水合干试剂基质构造成通过被动驱动对流质量传递而在静止状态下均勻溶解，该对流质量传递与响应下游施加的抽吸脉冲而向固定容积的分析臂充装流体微试样操作地连接。吸光率通过沉积在反应腔室中的色原体来确定，选定的色原体在专用于与在分析中感兴趣的临床分析物反应的一个或多个确定波长下具有吸光率。化验反应能够分析为具有两个阶段，其中，在较早的溶解阶段，混合运动占优势，而在分析阶段，零阶反应运动占优势，且由于较小固定容积和快速平衡，两个阶段基本分离。这两个阶段能够通过监测吸光率来观察。在吸光率的一阶导数中的拐点使得分析的第一阶段和第二阶段分离。在第二阶段中，反应物是过量的，吸光率的任何变化都遵循分析物的零阶运动。这样，色原体的均勻溶解确定了化验的第一阶段，所述色原体与临床分析物的反应确定了化验的第二阶段。第一阶段和第二阶段通过与感兴趣的色原体相关的吸光率的一阶导数的符号变化而分离。所述分析的第二阶段进一步由分析物的零阶的吸光率变化来确定。在这些状态下，感兴趣的分析物的浓度能够在试样中测量。预先装载在盒上的干试剂的性质确定了将化验哪一种分析物。例如为了化验血液酶，当试样吸入反应腔室中时，沉积在微流体吸入槽道中的脱水酶基体溶解在试样中。在反应腔室中，光学活性辅因子起动反应，这能够通过测量吸光率来监测。为了化验临床基体例如葡萄糖，脱水酶和辅因子能够沉积在试样接收器和反应腔室之间的吸入槽道中，反应的色原体指示剂沉积在反应腔室中。各盒可以包含多个化验支路各支路包括反应腔室，该反应腔室通过上游微流体吸入槽道而与公共试样接收器连接，并与下游公共抽吸歧管和盒外(off-cartridge)抽吸压力源连接。憎水性的、气体可透过的屏蔽件或毛细管止动器布置在反应腔室的下游。当流动到达停止流动屏蔽件时，流动将停止，在反应腔室中的容积湍流混合停止。有利的和意外的是，发现扩散和渗透对流涡流混合足以在几秒内获得光学均勻性。有利的是，流动停止(这直觉上看起来将限制混合)实际上促使产生对于零阶运动化验很理想的静止稳态反应状态，还保留了试样，因此可以从置于公共试样接收器或井中的单个试样进行多重化验。在再水合过程中，在反应腔室中的一部分试剂很可能在腔室润湿、充满空气和空气冲出时离开腔室。在静止流动状态下，避免了吸光率漂移，正象已经发现当试剂通过流过反应腔室的填充容积的连续流而逐渐冲出腔室时将产生吸光率漂移。反应腔室和停止流动屏蔽件建立了对于不同盒可精确复制的固定容积。全血、血清、血浆、尿或脑脊髓流体可以有利地用于本发明的盒。因为再水合稀释容积通常为生物试样自身，因此很容易地获得每单位容积的定量分析物数据。反应物干扰通过使用多波长分析或通过选择上游吸附来克服。通过使用在线深度过滤器隔膜来在盒上进行红血球过滤，以便获得所需的无溶血血浆。能够在血浆上进行的化验包括临床化学，例如电解质、血清酶、血糖和尿素氮、肌酸酐、荷尔蒙等。大部分免疫测定也可以在血浆上进行。化验可以是端点化验或速率化验。在一个实施例中，介绍了一次性的微流体盒，该微流体盒具有用于一个或多个微容积临床化验的一个或多个板上试剂。在另一实施例中，介绍了微流体盒与多个化验支路的组合，各化验支路有在板上的干试剂，用于不同分析物的分析，且主机仪器或工作站用于控制反应和用于收集形成测试结果面板的数据。几个化验可以由几微升的血浆或其它试样来进行。在其它实施例中，单个盒可以用于化验多个试样。在另一实施例中(其中希望保存试样)，化验反应一次一个地从公共试样井连串进行。因此，两至10微升的血浆足以运行多个化验。一次运行一个化验保证在一个化验支路和另一化验支路的流阻之间的很小差异不会导致润湿时间的不一致。有效分光光度计数据取样通过试样装载和分析的处理而连续进行。用于速率计算的数据选择为与吸光率的一段稳态线性变化时期匹配，作为光学强度VS时间。通过下面结合附图的详细说明，能够很容易理解本发明的教导，附图中图IA和IB是单槽道分析支路的、从下向上看(worm)的视图。图2A和2B是多槽道分析支路的、从下向上看的视图。图3是微流体盒的平面图，该微流体盒具有盒外气动界面，用于控制基于多槽道盒的液体处理。图4A和4B分别是用于分析液体试样的分析支路的平面图和纵轴剖视图，该分析支路不需要盒上过滤。图5A和5B分别是用于分析液体试样的分析支路的平面图和纵轴剖视图，该分析支路需要盒上过滤。图6是表示通过本发明的微流体盒获得的乳酸脱氢酶的线性反应动力学的曲线图，该微流体盒具有可复现快速分子和涡流扩散混合的干试剂。图7是用于通过本发明第一实施例的微流体盒进行的乳酸脱氢酶化验的标准曲线。图8是用于通过本发明第一实施例的微流体盒进行的血红蛋白的分光光度计端点化验的标准曲线。具体实施例方式定义这里由发明人确定的某些含义与预定的相同，即它们是固有的含义。这里使用的其它措辞和短语将采取与相关领域技术人员显然采用的含义一致的含义。在下面的说明书和权利要求中，某些术语指的是特殊特征、步骤或部件。如本领域技术人员所知，不同的人可以将相同的特征、步骤或部件称为不同名称。本文将并不在名称不同但功能或作用相同的部件、步骤或特征之间进行区分。这里的某些特征或部件可以以稍微示意的形式来表示，为了清楚和简明，普通元件的一些细节可以并不示出。附图并不需要按比例。这里使用的“扩散”是指这样的处理，其中，总体随机运动的分子朝着在更高浓度的区域和更低浓度的区域之间的平衡而运动。这里使用的“对流”是指涡流混合处理，包括由于不同部分的密度差或温度差而引起的、流体的一部分在流体内的质量运动。“对流质量传递”是指通过扩散和通过成涡流形式的流体运动进行的质量传递，其中，物质通过在流体中的更大规模流动而进行输送，因此介绍了通过分子扩散和涡流混合的组合而进行的输送。对流质量传递是在并不由施加在系统上的机械能量进行驱动时的“被动驱动”。当对流通过渗透梯度来驱动时，用于对流质量传递的能量被动地储存在制造的装置中，并成潜能的形式，该潜能在润湿时释放。“色原体”是指进行反应以便产生有色最终产品的化学药剂或组分，如在分析化学和酶学中用于确定感兴趣的分析物的存在。吸收分光术是指测量由于光与试样分子的相互作用而进行的光吸收(作为波长的函数)的分光技术。吸收(或透射)的密度随波长而变化，该变化是吸收光谱。吸收分光术用作分析化学工具，以便确定特殊分析物在试样中的存在，且在很多情况下确定存在的分析物的量。ACA层是指具有三个堆叠层的双面粘接剂材料，其中，两个粘接剂层由中心芯或载体层分开，例如8141丙烯酸粘接剂薄膜(3MCompany，StLouisMO)。在整个说明书中，“一个实施例”或“实施例”的意思是结合该实施例所述的特定特性、结构或特征包含在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书的不同位置出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不必须都是指相同实施例。而且，本发明的特定特性、结构或特征可以以合适方式组合在一个或多个实施例中。“普通的”是指在本发明涉及的技术中已知和公知的术语或方法。除非上下文另外要求，否则在下面的整个说明书和权利要求中，措辞“包括”和它的变化形式(例如“包含”)将认为是开放、包含的意思，也就是“包括但不局限于”。所附的权利要求并不介绍为包括装置加功能的限制，除非在给定权利要求中使用措辞“用于......的装置”来明确阐明这样的限制。尽管下面的详细说明包含用于示例说明的特定细节，但是本领域技术人员应当知道，对下面细节的多种变化和改变将在本发明的范围内。因此，下面所述的特定实施例是作为教导而提出，并不会损失要求保护的发明的共性，且并不是对要求保护的发明进行限制。下面参考附图，图IA表示了本发明的基本微流体“分支”或“化验线路臂”100的一个实施例。该视图是从包含该线路的盒本体下面向上看。盒的本体未示出。在使用中，例如全血试样在试样接收器102中引入线路。根据主工作站的指令，试样再通过深度过滤器104而拉入反应腔室105中。使得试样接收器与反应腔室105连接的上游吸入槽道103的长度可以有用于在盒本体上布置合适所需的长度。下游出口槽道107使得反应腔室与驱动口108连接，或者通过阀而与盒外抽吸歧管连接，例如注射泵或缓冲真空储存器。憎水性的、气体可透过的隔膜或毛细管止动器106处在反应腔室105和下游驱动口108之间，用于在反应腔室装满时留住流出的试样。憎水性、气体可透过和液体不可透过的隔膜用作“停止流动屏蔽件”。毛细管止动器也用作停止流动屏蔽件，并可以互换地使用。反应腔室提供有上部和下部光学窗口，并设置成与对接湾(dockingbay)和主工作站的分光光度计交接。对接湾可选地进行温度控制，分光光度计可以包括例如LED和光电二极管对，用于使光线透过反应腔室，并测量在该反应腔室内的物质的吸光率。这种基本的微流体线路再次在图IB中以向下看的视图来表示。流体试样沉积在试样接收器101中，根据主工作站的指令，允许流体大致通过在口108处产生的抽吸压力而通过上游吸入槽道103进入反应腔室105中。然后再通过形成腔室的顶表面和底表面的相对成对光学窗口而使得光线透过反应腔室，并通过分光光度计来质询。反应腔室的壁从ACA层上切割，该ACA层与形成光学窗口的薄膜层一起层叠。印在流体槽道中的干试剂溶解和与试样中的分析物进行反应。在数据收集过程中，流体流动在下游流体槽道107中的停止流动屏蔽件106处停止。在实现静止无流动状态之后，印在光学窗口上的干试剂基体中的色原体快速溶解。因此，有限容积的试样用于各化验中，且试剂浓度可重复。通常，由反应腔室和停止流动屏蔽件确定的固定容积为大约400nL或更小。在盒的装配过程中沉积在上游流体槽道103中和反应腔室104中的干试剂溶解在试样中，而不是溶解在缓冲或中间溶液中。用于监测化验所需的光学活性色原体布置在反应腔室中，在该反应腔室中，它的吸光率能够在第一阶段和第二阶段之间有效监测，该第一阶段对应于溶解阶段，该第二阶段对应于化验的分析或“运动比率”阶段。图2A表示了具有多个平行通路的更复杂的盒，用于直到4个化验。试样接收器202通过吸入槽道203a而与用于使得红血球与血浆分离的深度过滤器204流体连接，而吸入通路再分成四个分支(20)，各分支有单独的反应腔室204和停止流动屏蔽件206。环绕圆沿顺时针表示了第一反应腔室20、第二反应腔室20、第三反应腔室205c和第四反应腔室205d。反应腔室通过公共的下游出口槽道207而连接，这里，该出口槽道207有环绕中心深度过滤器的恒定半径，且末端段终止于驱动口208，该驱动口208与盒外压力差流体连接，用于当盒对接在主工作站中和开始化验时拉动试样流过深度过滤器和流入反应腔室中。停止流动屏蔽件206置于“U形槽道”210上。在特定实施例中，全部槽道通过向从试样接收器分出的各分支共同施加抽吸压力而平行操作。尽管在各分支之间可能存在较小的流阻差异，但是当各槽道充满且流动在各停止流动屏蔽件206处停止时，剩余槽道也将充满。图3示意表示了图2的、有四个臂的微流体线路200和盒本体201的平面图。盒本体通常设置成置于主机仪器的温度控制对接湾中，并与在驱动口208处的抽吸压力歧管气动接合。用户首先使得第一试样接收器202充满液体试样，然后开始化验。在该示例实施例中，盒具有播放盒的形状，并可以为几毫米厚。图3的多化验盒201在单个塑料本体201中容纳四个化验支路。在该平面图中，试样储存器202与在四个反应腔室205a、205b、205c和205d的中心的过滤单元204流体连接，各反应腔室20fe、205b、205c和205d有相连的停止流动屏蔽件206a、206b、206c和206d以及连接槽道。微流体槽道使得各反应腔室与在中心轮毂处的试样接收器202连接，并通过公共的下游槽道207而与下游驱动口208连接，该下游槽道207象轮缘一样环绕中心轮毂周向布置，并有象辐条一样在它们之间伸出的化验臂。下游槽道207通过口208而与在主工作站(未示出)上的真空源流体连接，这可以在插件板(card)上有阀，或者在远处工作站上有阀。如图所示，除了公共抽吸歧管207和驱动口208之外的全部阀和下游槽道都省略，因此盒的结构可以简化。全部支路化验臂都平行驱动，同时的数据从各反应腔室收集。也可选择，抽吸歧管的各臂分别有阀和进行控制。在可选实施例中，阀在主机仪器的控制下通过气动歧管来气动驱动，并一次一个地驱动。控制气动口在盒的边缘上对齐，以便与主工作站的对接适配器密封地交接。口208与圆形下游槽道207连接，该下游槽道107形成公共抽吸歧管。用于独立阀的单独控制口形成于在插件板和主机仪器之间的界面处。也可选择，各化验线路臂与用于盒外抽吸脉冲的独立口连接。如图4A中所示，本发明的盒本体401可以包括多层，例如可以通过层叠来装配。部件411和415包括盒的顶部和底部部件。层412和414形成反应腔室的上部和下部光学窗口G20a、420b)，并由透明塑料来制造。形成试样接收器402、吸入槽道403和出口槽道407的壁的层413是双层粘接剂层(ACA层)。停止流动屏蔽件406以图形表示，并可以是憎水性的气体可透过插入件。也可选择，停止流动屏蔽件406可以是毛细管止动器。层412和414可以通过溶剂焊接、通过超声波焊接、通过扩散、通过胶接、或者通过附加层叠的ACA层而与本体层411和415连接。盒可以通过本领域已知的方法通过层叠、模制或者通过层叠和模制的组合来制造。试验显示，光学窗口优选是由循环烯烃共聚物薄膜来形成，例如Zeonor⑧薄膜(ZeonChemical,LouisvilleKY)或Topaz⑧8007F-400(Ticona,FlorenceKY)、从275至SOOnm具有提高的光透明度的循环聚烯烃塑料。如图所示，装置表示为包含两个干试剂点430和431。试剂点430可以包含一种基质、多种基质、一种酶或多种酶，并在试样进入反应腔室之前再水合和与试样混合。试剂点431包含色原体，该色原体将在由反应腔室的容积和停止流动屏蔽件(液体流动在该停止流动屏蔽件处停止)确定的固定容积中润湿和溶解。两个干试剂点都可在液体微试样中再水合，并包含冻干保护剂(lyoprotectants)和增塑剂，以便保证在干燥和储存过程中保存活性。这些点还可以包含粘合剂，用于更快速地润湿和溶解。除了蔗糖或海藻糖之外，还可以使用各种冻干保护剂。它们包括阿拉伯糖、赤藓醇、果糖、半乳糖、葡萄糖、乳糖、麦芽糖醇、麦芽糖、麦芽三糖、甘露醇、甘露二糖、甘露糖、核糖、山梨糖醇、蔗糖、木糖醇、木糖、右旋糖酐或者它们的混合物。增塑剂也可以用于控制非晶玻璃相的熔化温度。增塑剂包括甘油、二甲亚砜、低分子量聚乙二醇、丙二醇、二甘醇二甲基乙醚、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、四甲脲(tetramethyurea)、水或者它们的混合物。增塑剂还可以用于控制固相的结晶度。粘合剂还用于控制再水合动力和粉末处理。粘合剂包括聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidinone)、高分子量聚乙二醇、聚丙二醇(polypropyleneglycol)和聚乙二醇的块共聚物、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚(d-Ι-丙交酯-共同乙交酯)、三甘醇二甲基乙醚、丁基二甘醇二甲醚、脱乙酰壳多糖、纤维素、甲基纤维素、藻朊酸盐、白蛋白、右旋糖酐、浆糊、白明胶、表面活性剂或者它们的混合物。当需要时可以采用多个试剂点，并设置成用于特殊化验要求。再水合干试剂基质选择地包括缓冲盐和溶解防护剂，且所述再水合干试剂基质作为液体母体而印在所述光学窗口的内表面上，并在该处干燥，这样，被动驱动的对流质量传递将通过缓冲盐和溶解防护剂的渗透势能来驱动，从而保证快速溶解。在该实例中，当在驱动口408处施加抽吸时，液体微试样例如血浆、血清、尿或脑脊髓流体表示为在410处进入微流体线路。具有微流体支路400的简化盒在图4B中以平面图表示。为了进行化验，第一步骤是将试样引入试样接收器402中。然后通过由驱动口408接收抽吸脉冲而起动化验，这使得试样流体流入吸入槽道403中。沉积在槽道中的干试剂基质内的任何反应基体将再水合，并与试样一起运送，它进入反应腔室404并在光学观察窗口420下面。通过使得沉积在干基质中的试剂或辅因子在反应腔室内溶解而开始反应。试样在它接触停止流动屏蔽件406时停止流动，且反应快速达到动力学上稳定的状态。由于渗透涡流对流和扩散，反应剂在几秒内变得均勻。通过光学窗口420来收集吸光率数据。透射分光术是收集数据的优选方法，尽管也可以采用其它仪器形式。主机仪器装备有LED、校准透镜、任意过滤器以及具有高增益放大器的光电二极管，用于检测在光学观察腔室内的吸光率，它基本是光通路长度为大约150毫米的微小比色杯。主工作站还负责处理数据和用于任何在工作中的曲线拟合；尽管也可选择，可以使用模数转换器和数据端口，以使得数据处理功能能够通过与主工作站数字连接的远处计算机来执行。主工作站例如可以是microFlow系统(Micronics，RedmondWA)，一种特征为低脉冲扭转注射泵的集成微流体工作站。Micronics的扭转注射泵能够有1-10000纳升每秒的流速。工作站使用程序软件用于导向在盒上的反应。工作站装配有气动中心和可密封的适配器，用于沿边缘与微流体盒(例如图3中所示的微流体盒)对接。各盒通常只包含一个试样储存器402。不过，多个化验支路或“臂”选择地与该单个储存器连接。各支路与单独的光学观察腔室404连接，该光学观察腔室404象车轮上的辐条一样环绕试样储存器402径向排列，例如如图2和3中所示。也可选择，也可以进行端点化验；试样和试剂坯料可以在多臂装置的一个或多个邻近臂中测量。在其它实施例中，通过各光学窗口测量多个波长。也可选择，单个盒可以包含多个试样储存器和微流体分析线路。在一个实施例中，各化验支路一次一个地驱动。每个反应只分配足以充满支路直到毛细管止动器406的试样，基本上，试样“根据要求”分配至各反应槽道中。在反应臂中的干试剂的特性和性质确定了要由该支路进行的化验。当完成一个反应时(该反应可能花费大约120秒或更少)，可以开始第二化验。因为各化验需要少于几百纳升的试样，因此由10或20微升的试样接收器能够进行多个化验。在其它实施例中，装置的全部臂平行驱动，试样同时吸入各臂中，以便能够收集多元数据。图5A和5B表示了本发明的微流体支路500的另一实施例的平面图和剖视图。这里，盒包括隔膜510，例如聚砜深度隔膜(例如BTS-VividGF,PallCorp,EastHills,NY),用于全血的微过滤和血浆的收集。血液550在全血接收器502中引入线路内，并经过过滤器隔膜510。根据主工作站的指令，血浆试样的一部分拉入反应腔室504中。血浆可以“根据要求”从在深度过滤器510中润湿的血液中过滤。上游流体槽道503使得反应腔室与试样接收器连接。下游流体槽道507使得反应腔室504与驱动口508连接，用于通过阀而与下游抽吸歧管连接，例如注射泵或缓冲真空储存器。在反应腔室504和下游驱动口508之间是停止流动屏蔽件308，用于当观察腔室充满时截留试样流。装置本体501安装在主机仪器中，且光学吸光率数据通过由观察窗口520穿透照射而进行收集。图5B的盒包括5层，但是并不局限于此。部件511和515包括盒的顶部和底部部件。层512和514形成光学窗口520，并由光学透明的塑料来制造。形成流体槽道和腔室503、504和507的壁的层513是双层粘接剂层(ACA层)。这种盒可以通过本领域已知的方法通过层叠、模制或者通过层叠和模制的组合来制造，并由材料例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚乙烯或聚丙烯，但是并不局限于此。需要时，内部盒表面可选择地钝化，已经发现，选择的处理将导致溶解和反应速率增加，可能是由于降低了分析物或试剂的被动粘接。干基质材料例如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和海藻糖用于配制在盒上的干形式和快速溶解时都稳定的试剂。基体、缓冲剂和反应辅因子溶解于一个或多个液体基质母体中，它们点在盒上并在该位置干燥或冻干。也可选择，盒可以储存在无水箔囊中，以便增加保存期限。可以采用冷冻储存条件。还设想在储存囊中的干氩气用于解决储存辅因子的难题，例如烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)、磷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADP)、或者黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)、三磷酸腺苷等。在该示例实施例中，表示了两个干试剂点。也可选择，可以使用比两个更多或更少的试剂点。不过，包含要在反应中监测的色原体的点531成可再水合干试剂基质供给装置的反应腔室504中，并印在一个窗口520上，在该处，它在由流体微试样润湿时快速溶解。这里表示的点530表示了存在于进入槽道503中的试剂点，用于提供在化验中所需的反应基质、酶或其它辅因子。包括糖和表面活化剂的试剂干基质赋形剂设计成能够进行点试剂的平滑均勻干燥以及在进行化验时快速均勻地再水合。商业等级的试剂定位器(Biodot)有利地用于制造。点样容积通常为大约IOOnl级，并干燥成几十至几百毫微摩尔的材料。当润湿时，渗透驱动扩散和涡流混合将驱动干物质在几秒内光学均勻地溶解。最终的反应剂混合物浓度在几mOs至小于一千mOs的范围内，对于基于血液的化验，优选是在300和500m0s之间。本发明的微流体盒可以用于分析血化学，包括葡萄糖、碱性磷酸酶、乳酸脱氢酶(LDH)、天冬氨酸转氨酶(AST)、丙氨酸转氨酶(ALT)、肌酸磷酸激酶(CPK)、脂肪酶、胆固醇、三酸甘油酯、尿酸、尿素(BUN)、肌酸酐、钙、钠、钾、氯化物、二氧化碳、磷、镁、铁、血红蛋白、胆红素、肌酸酐、总蛋白等。固态固定免疫测定化学也可以利用本发明的光学井来执行。微流体状态以很难获得湍流混合状态而出名，且扩散速率已知受到反应剂的分子重量的限制。当动态化验为通过透射分光术来化验时，反应斜率不能获得线性，直到反应剂溶解和均勻分布在光通路中。装置需要在静止流动状态下在非常短的时间中(在该非常短时间内反应速率为线性)使得包含速度限制分析物的试样与在反应井中参与反应的所有反应剂和辅因子基本立即混合，在其它反应剂产生速度限制之前测量速度限制分析物的稳态反应速率。通常，用于数据收集的窗口不超过120秒，更通常小于60秒，因此希望该反应稳态快速实现。当关键试剂消耗完或当反应剂产品过多积累时，例如当色原体超过它用于拜尔定律吸光率的范围时，将显然失去稳定状态。通常，试图使用机械混合辅助来解决该问题在这样的反应尺度上并不成功。因为溶液容积受到恰好在反应腔室下游的停止流动屏蔽件的限制，且因为需要几乎瞬时数据收集，因此已经放弃了机械混合的选择。这个问题通过将干色原体点(431、531)直接添加在反应腔室的窗口上来解决，这样，在反应腔室中为静态的液体试样在干试剂点的再水合过程中通过涡流对流和扩散混合而混合。选定的试剂可以布置在上游吸入槽道中，且优选是溶解在其中的试样中，但是至少一个试剂(通常为要光学监测的色原体)为此布置在反应腔室中。然后，对于给定的小容量化验混合物，与涡流混合组合的扩散混合足以使得溶解相快速溶解，并转变成分析相状态，其中，可以收集有用的动态速率数据。反应腔室比色杯的光学窗口优选是由循环烯烃共聚物薄膜形成，该循环烯烃共聚物薄膜层叠以便形成反应腔室的顶板和下板。令人惊讶的是，已经发现包围反应腔室的上表面和下表面的窗口(120、220、420、520)的光学质量并不由于一定范围的基质材料(包括缓冲剂、盐、试剂、辅因子和酶)直接沉积在窗口入口上而退化。溶解将充分和完全，以使得在275至SOOnm范围内的光学透明度基本没有明显退化，或者基本没有明显的散射增加，从而在纳升容积中获得精确的动态速率化验，且光学质量充分超过大部分基于比色和紫外线的分光光度计化验。实例实例1.乳酸脱氢酶在肝病和心肌梗死中提取的血浆LDH通过基本如图5的微流体盒来化验。为了制备该盒，在PVP(K-12)和海藻糖干基质中的过量丙酮酸钠点在上游吸入槽道503中，且在具有TRIS缓冲剂(大约140毫微摩尔/点)的PVP-40和海藻糖中配制的过量NADH(作为干基质)点在反应腔室504中并在光学窗口520上。为了化验LDH，通过在驱动口508处施加抽吸脉冲，血浆从试样接收器502吸入通过深度过滤器510，并使其快速充满反应腔室504。使用的血浆容积受到毛细管止动器506的限制。为了收集吸光率数据，盒对接在主机装置或工作站(未示出)中。工作站进行编程，以便在340nm处连续收集分光光度计数据，且数据电子传递给曲线拟合程序，用于计算LDH活性。用于分析的数据由寻找数据的线性部分的算法来选择。用于2500U/L的LDH活性的代表数据在图6中表示。OD34tl降低表示NADH的氧化。图6表示了化验的两阶段方面。在第一阶段(这里称为“溶解阶段”601)，观察到NADH吸光率的峰值。该峰值很尖，表示点在反应腔室中的色原体(这里是酶辅因子NADH)的快速溶解。在第二阶段(这里称为“分析阶段”602)，观察到吸光率稳定降低，特征为酶浓度的零阶动态。在曲线中的尖锐拐点将两个阶段分开，该尖锐拐折可以监测为一阶导数的符号变化，因此可与机器分析相容，从而能够进行化验的闭环控制。在一阶导数的翻转后的吸光率能够通过线性曲线拟合(604，外推为虚线)来分析，且当测量的吸光率漂移离开初始稳定状态速率的最佳线性外推时停止分析。这样，可以确定数据获取循环的开始点和结束点。实际上，已经发现溶解在几秒内实现，随后在15至90秒内完成分析曲线拟合(根据分析物的浓度)。获得500至5000IU的LDH动态范围。在本发明的盒中用于LDH活性的标准曲线在图7中表示。也可选择，LDH可以使用染色甲Ji督作为指示剂而通过与黄递酶结合来化验。黄递酶点在化验线路臂的上游臂中，甲Ji督点在反应腔室中。点试剂可以在盒制造处理过程中使用商业等级的试剂定位器(Biodot)来进行。也可以考虑具有在线点试剂的卷装制造设备。点的容积通常为大约lOOnl。在凝胶状干试剂基质中的NADH的状态保持大致完整。用于丙酮酸盐和用于NADH的基质配制将单独优化。已经发现试剂在储存于4C的箔防潮袋中时稳定，以便延长期限。包含用于各种化验的盒的一套工具可以单独出售。实例2血红蛋白使用实例1的盒和装置，过滤血浆检查自由血红蛋白。不使用试剂，在415nm下对血浆进行光学寻查，且数据用于从溶血血浆样品中排斥LDH数据。也可选择，可以使用多波长血红蛋白化验来精确定量自由溶解血红蛋白或总溶解血红蛋白。图8中表示了在血浆中的自由血红蛋白的标准曲线。实例3镁血浆镁通过异柠檬酸脱氢酶和NADP+来测量，使用柠檬酸钾作为基体，使用EDTA/乙二醇醚二胺N，N,N,N-四乙酸作为螯合剂。方法基于Sunahara在美国专利No.5108905中所述，并由Stone注角军(1996,Validationofanenzymatictotalmagnesiumdeterminationbasedonactivationofmodifiedisocitratedehydrogenase,ClinChem42:1474-77)。实例4葡萄糖血糖通过葡萄糖氧化酶来测量。过量的葡萄糖氧化酶和3-甲基-2-benzothiazolinonehydrazone在反应腔室上游的吸入槽道503中的点内进行脱水。将山葵过氧物酶点入反应腔室504中。全部点都干燥，盒储存在氩气中直到使用。当在驱动口508处施加抽吸脉冲时，来自试样接收器502的血浆通过深度过滤器510来过滤，并快速进入和充满光学观察腔室。使用的血浆容积由停止流动屏蔽件506来限制。外部工作站进行编程，以便收集在600nm处的速率数据。也可以进行端点化验。在过氧化物的化验中使用的各种染色剂在美国专利No.5518891中介绍。抗胆红素干扰的染色剂在美国专利No.5792619中介绍。也可选择，端点可以通过使用荧光色素例如AmplexRed(MolecularProbes,EugeneOR)(10-乙酰-3，7-二羟基苯丙氨酸，还原形式)和通过在仪器包中代替落射荧光(epifluorescence)来进行荧光监测。也可选择，端点可以使用化学发光或电化学来测量，或者浓度数据可以在葡萄糖反应的零阶速率情况下来测量。在本说明书中涉及和/或在附加意见中引用的所有美国专利、美国专利申请公开文献、美国专利申请、外国专利、外国专利申请和非专利公开文献都整个被本文参引。当参考所引用的文献时，在参考文献中与本文使用的意思相抵触或变窄的词语的任何意思或定义将特别认为所述参考文献不能代替在本文中使用的词语的意思。尽管上面介绍了本发明的特定实施例，但是可以使用多种可选形式、变化形式和等效物。因此，本发明的范围将并不由上述说明书来确定，而是应当参考所附权利要求以及它们的等效物的全部范围来确定。在下面的权利要求中，使用的术语并不认为是将权利要求限制为在说明书中所述的特定实施例，而是应当认为包括所有可能实施例以及该权利要求的等效物的全部范围。因此，权利要求并不由本发明的说明书来限定。权利要求1.一种微流体盒用于进行流体微试样化验，以便检测其中的一个或多个临床分析物，该微流体盒包括盒本体、用于接收所述流体微试样的试样接收器以及至少一个化验线路臂，所述化验线路臂包括a)吸入流体槽道，该吸入流体槽道使得所述试样接收器与反应腔室连接，其中，所述反应腔室由相对的成对光学窗口和周边壁包围，所述光学窗口用于当所述盒本体对接在主工作站中时通过该主工作站的光学界面而在一个或多个确定波长下穿透照射所述反应腔室；b)下游流体槽道，该下游流体槽道使得所述反应腔室与驱动口连接，该驱动口设置成用于从所述主工作站接收抽吸脉冲，所述下游流体槽道还包括插入所述反应腔室和所述驱动口之间的停止流动屏蔽件，所述反应腔室和停止流动屏蔽件确定了在所述化验线路臂中可润湿的固定容积；c)可再水合干试剂基质，该可再水合干试剂基质沉积在所述反应腔室中的一个或多个所述光学窗口上，其中，所述可再水合干试剂基质构造成用于使得均勻溶解与响应所述抽吸脉冲使所述固定容积充满所述流体微试样操作相连；以及d)色原体，该色原体沉积在所述可再水合干试剂基质中，所述色原体在专用于与所述临床分析物反应的一个或多个确定波长上具有吸光率。2.根据权利要求1所述的微流体盒，其中所述相对的成对光学窗口由通过ACA层分离的两个循环烯烃共聚物薄膜的层叠层形成，其中，对反应腔室的周边壁进行切割。3.根据权利要求1所述的微流体盒，其中在所述固定容积中的所述均勻溶解通过对流质量传递来被动驱动。4.根据权利要求1所述的微流体盒，其中所述色原体的均勻溶解确定了所述化验的第一阶段，且所述色原体与所述临床分析物的反应确定了所述化验的第二阶段；第一阶段和第二阶段通过所述吸光率的一阶导数的符号变化而分离。5.根据权利要求4所述的微流体盒，其中所述分析的第二阶段还由吸光率的变化来确定，该吸光率的变化为所述分析物的零阶。6.根据权利要求1所述的微流体盒，其中所述微流体盒还包括沉积在所述上游流体槽道中的、用于反应的干基体、基体或酶，所述干基体、基体或酶还包括可再水合基质，用于在所述流体微试样中快速地再水合。7.根据权利要求1所述的微流体盒，其中所述试样接收器为全血接收器，且用于使得血浆从全血中分离的血液过滤元件插入所述吸入槽道中并在所述全血接收器和所述反应腔室之间。8.根据权利要求1所述的微流体盒，其中所述可再水合干试剂基质包括缓冲盐和溶解防护剂，且所述可再水合干试剂基质作为液体母体而印在所述光学窗口的内表面上，并在该处干燥。9.根据权利要求1所述的微流体盒，其中所述装置构造成有色原体，用于通过零阶反应速率进行临床分析物的化验，其中，所述分析物是乳酸脱氢酶，肌酸磷酸激酶，碱性磷酸酶，酸性磷酸酶，天冬氨酸转氨酶，谷丙转氨酶，脂肪，胆固醇，甘油三酯，尿酸，葡萄糖，BUN,肌氨酸酐，钠，钾，镁，磷，钙，氯，铁，二氧化碳，总蛋白，抗原或抗体。10.根据权利要求1所述的微流体盒，还包括化验线路臂，用于临床分析物的端点化验，其中，所述分析物为游离血红蛋白，总血红蛋白，胆红素，抗原或抗体。11.根据前述权利要求所述的微流体盒，其中化验面板在小于120秒内完成。12.根据权利要求7所述的微流体盒，其中所述微流体盒包括多个化验线路臂，这些化验线路臂构造成用于连串地将血浆从所述全血接收器吸入至各所述多个化验线路臂，各化验线路臂在所述主工作站的单独气动线路的控制下。13.一套工具，包括前述任意一项权利要求所述的一次性微流体盒，其中，微流体盒在密封箔囊中供给，并只需要附加所述流体微试样。14.根据权利要求13所述的一套工具，其中所述流体微试样是血清、血浆、全血、脑脊髓流体、滑液流体或尿的试样。15.如在本申请的说明书中独立或集中介绍的步骤、特征、整体、组分和/或混合物，以及两个或更多所述步骤或特征的任意和全部组合。全文摘要微流体盒包括在板上的干试剂和微流体线路，用于从几微升的液体试样中确定一个或多个临床分析物，它具有用于主工作站中的对接界面，工作站包括气动流体控制器和分光光度计，用于监测盒中的分析反应。文档编号B01L3/00GK102448612SQ201080023117公开日2012年5月9日申请日期2010年4月13日优先权日2009年4月13日发明者C·F·巴特雷尔,I·斯普拉格,J·E·埃姆斯韦勒,J·L·凯,J·哈布,S·M·彭内尔,T·D·戴伯,Z·B·米勒申请人:精密公司