带有样品处理区和分析室区的生物液体分析卡式盒

摘要

本发明提供了一种生物液体分析卡式盒。在特定的具体实施例中，该卡式盒包含一个在一个样品处理区和一个分析室区之间延伸的基板。一个处理上面板在该样品处理区内与该基板连接。该处理上面板形成一个采集端口的至少一部分。在该处理上面板和基板之间形成一个起始通道和一个二级通道。该采集端口、起始通道和二级通道彼此之间可进行液体连通。一个腔体上面板在该分析室区内与该基板连接。在该腔体上面板和基板之间形成至少一个分析室。该二级通道和分析室彼此之间可进行液体连通。

权利要求

1.一种生物液体分析卡式盒，包含：

一个具有一个样品处理区和一个分析室区的基板；

一个连接于该基板样品处理区的处理上面板，其中，该处理上面板形成一个采集端口的至少一部分，同时，在该处理上面板和基板之间形成一个起始通道和一个二级通道，并且，该采集端口、起始通道、和二级通道彼此之间可有选择性地进行液体连通；和一个连接于该基板分析室区的腔体上面板，其中，在该腔体上面板和基板之间形成至少一个分析室，并且，二级通道和该分析室彼此之间可进行液体连通。

2.如权利要求1的卡式盒，其中，在二级通道和分析室之间，安置了至少一个计量通道，并且该计量通道的横截面尺寸，可允许通过毛细力移动液体样在其中通过。

3.如权利要求2的卡式盒，其中，该计量通道被安置成，可接收二级通道内部的线动量所运送的样品。

4.如权利要求1的卡式盒，其中，该分析室包括：若干可操控的侧向阻隔物，用来停止液体样品的运行，这些阻隔物包括，一种在腔体上面板和基板其中之一或两者之间延伸的可成型材料，和一个施用于腔体上盖板和基板其中之一或两者的疏水涂层。

5.如权利要求1的卡式盒，其中，一个前室被安置在二级通道和分析室之间，并且与两者均可进行液体连通。

6.如权利要求5的卡式盒，其中，该前室具有一个体积，同时该分析室具有一个体积，其中，分析室的体积大于前室的体积。

7.如权利要求6的卡式盒，其中，该前室体积在0.2μL和1.0μL之间。

8.如权利要求6的卡式盒，其中，该分析室具有一个横向宽度，同时该前室的横向宽度与该分析室的横向宽度相等。

9.如权利要求5的卡式盒，其中，该前室具有一个体积，同时该分析室具有一个体积，其中，分析室的体积小于前室的体积。

10.如权利要求9的卡式盒，其中，该分析室具有一个横向宽度，同时该前室具有一个与分析室横向宽度相等的横向宽度。

11.如权利要求10的卡式盒，其中，在该二级通道和该前室之间的一个通路具有一个横向宽度，并且该前室的横向宽度与该通路的横向宽度相等。

12.如权利要求5的卡式盒，其中，该分析室具有一个高度，并且该前室的高度大于该分析室高度。

13.如权利要求12的卡式盒，其中，该腔体上面板同时覆盖分析室和前室。

14.如权利要求13的卡式盒，其中，至少有三个一级直径分隔器被安置在分析室内部，同时至少有三个二级直径分隔器被安置在前室中，其中，二级直径分隔器大于一级直径分隔器。

15.如权利要求1的卡式盒，其中，该样品处理区进一步包含一个液体致动器端口，可通过一个端口通道与起始通道可进行液体连通。

16.如权利要求15的卡式盒，其中，安放了一个可选择性致动阀，其被安置在一个可阻止液体通过起始通道的位置，并且，其中一个端口通道从液体致动器端口延伸到起始通道，并在该阀下游的某个位置上与该起始通道连接。

17.如权利要求1的卡式盒，其中，该样品处理区和分析室区彼此之间可选择性地连接或分开。

18.如权利要求1的卡式盒，其中，该起始通道和二级通道均有一个横截面面积，并且每个通道的横截面面积的百分之五十或以上是位于基板内。

19.如权利要求1的卡式盒，进一步包含一个溢流通道，该溢流通道的液压直径大于起始通道的液压直径，并且，其中起始通道和溢流通道的横截面尺寸，均可允许通过毛细力移动液体样品在其中通过。

20.如权利要求1的卡式盒，其中，该起始通道的横截面尺寸，可允许通过毛细力移动液体样品在其中通过。

21.一种生物液体样品分析卡式盒，包含：

一个具有一个采集端口、一个起始通道、和一个二级通道的样品处理区，并且，该采集端口、起始通道、和二级通道彼此之间可选择性地进行液体连通；和一个分析室区，包括至少一个由上面板和基板所限定的分析室，并且，其中该分析室与二级通道或与自该二级通道延伸而来的一个液体通路分隔开，而分隔方式是借助一个气隙，且该气隙的大小可防止液体样品的毛细流进入腔体并防止液体样品的凸起部分不能延伸穿过该气隙与分析室接触。

22.如权利要求21的卡式盒，其中，该样品处理区和分析室区彼此之间可选择性地连接或分开。

说明书

带有样品处理区和分析室区的生物液体分析卡式盒

[0001] 本发明申请有权享有下列美国临时专利申请所公开的首要专利保护对象的利益，并通过引用与其合并，上述美国临时专利申请为：序列号61/428,659，申请日期为2010年12月30日；和序列号61/470,142，申请日期为2011年3月31日。

技术领域

[0002] 一般而言，本发明涉及用于生物液体分析的装置，更具体地，涉及用于获取、处理、和容纳生物液体样品并将其用于分析的卡式盒。

背景技术

[0003] 以前，生物液体样品，比如全血、尿液、脑脊髓液、体腔液等等，往往通过将少量未稀释的液体在载片上进行涂片，以对其微粒或细胞内容物进行评估，并且是在显微镜下对涂片进行评估的。通过这类涂片可获得合理的结果，但是，数据中的细胞完整性、精确性和可靠性，在很大程度上取决于技术员的经验和技巧。

[0004] 在某些情况下，生物液体样品中的成分可通过使用阻抗或光学流式细胞技术进行分析。这些技术通过让稀释过的液体样品，流经一个或更多与一个阻抗测量装置或光学成像装置有相对位置关系的孔口，来对其进行测量。这些技术的一个缺点是，需要稀释样品和液体流动处理装置。

[0005] 而所需要的特点包括，一个用于评估基本上未经稀释的生物液体的装置、一种能提供精确结果的能力、一种在评估过程中无需样品液体流动的特点、一种能完成微粒成分分析的能力、并且还要具备成本效益。

发明内容

[0006] 根据本发明，提供一种生物液体分析卡式盒。该卡式盒包含一个在一个样品处理区和一个分析室区之间延伸的基板。一个处理上面板在该样品处理区内与该基板连接。该处理上面板形成一个采集端口的至少一部分。在该处理上面板和基板之间形成一个起始通道和一个二级通道，并且，该采集端口、起始通道、和二级通道彼此之间可选择性地进行液体连通。一个分析室上面板在该分析室区内与该基板连接。在该分析室上面板和基板之间形成至少一个分析室，并且，该二级通道和分析室彼此之间可进行液体连通。

[0007] 根据本发明的另一个方面，该卡式盒包含一个安置在二级通道和分析室之间的前室，并且与两者均可进行液体连通。

[0008] 根据本发明的另一个方面，提供一个具有一个样品处理区和一个分析室区的生物液体样品分析卡式盒。该样品处理区具有一个采集端口、一个起始通道、和一个二级通道。该采集端口、起始通道、和二级通道彼此之间可选择性地进行液体连通。该分析室区包含至少一个由一个上面板和一个基板所限定的分析室。该分析室与二级通道或自该二级通道延伸而来的一个液体通路分隔开，而分隔方式是借助一个气隙，且该气隙的尺寸大小被设计成，可防止液体样品的毛细流进入腔体（延伸至该气隙中的液体样品未凸起）并与分析室接触。

[0009] 根据本发明的另一个方面，提供一个包含一个采集端口、一个起始通道、一个二级通道、和一个分析室通路的生物液体分析卡式盒。该二级通道、采集端口、和起始通道彼此之间可选择性地进行液体连通。该分析室通路与二级通道可进行液体连通，并且被设计成可连接至一个独立于卡式盒的分析室。

附图说明

[0010] 以下将对本发明的特点和优势进行详细阐述，同时结合附图加以说明。

[0011] 图1显示的是一个生物液体分析系统。

[0012] 图2是一个液体分析装置示意图。

[0013] 图3是一个卡式盒具体实施例的简明顶视图。

[0014] 图4是一个图3所示的卡式盒具体实施例的局部截面侧视图。

[0015] 图5是一个卡式盒具体实施例的简明顶视图。

[0016] 图6是图5所示的卡式盒具体实施例的侧视图。

[0017] 图7是一个起始通道具体实施例的简明截面图。

[0018] 图8是一个起始通道具体实施例的简明截面图。

[0019] 图9是一个卡式盒的简明顶视图，说明的是一个二级通道/分析室接口的具体实施例。

[0020] 图10是一个卡式盒的简明顶视图，说明的是一个二级通道/分析室接口的具体实施例。

[0021] 图11是一个卡式盒的简明顶视图，说明的是一个二级通道/分析室接口的具体实施例。

[0022] 图12是一个卡式盒的简明顶视图，说明的是一个二级通道/分析室接口的具体实施例。

[0023] 图13是一个卡式盒的简明顶视图，说明的是一个二级通道/分析室接口的具体实施例。

[0024] 图14是一个卡式盒的局部视图，说明的是一个二级通道具体实施例的末端。

[0025] 图15-17是带有计量通道的二级通道配置简明图示。

[0026] 图18是一个卡式盒的简明局部截面图，说明的是一个液体致动器端口。

[0027] 图19是一个卡式盒的简明顶视图，说明的是一个分析室区的具体实施例。

[0028] 图20是一个分析室和一个前室的简明局部截面图。

[0029] 图21是一个卡式盒的简明顶视图，说明的是一个二级通道/分析室接口的具体实施例。

[0030] 图22是一个二级通道/分析室接口的具体实施例的简明示意图。

具体实施方式

[0031] 讨论图1，本发明的生物液体样品卡式盒20具备可操作性，能够接收液体样品，比如，全血样品或其它生物液体样本。在绝大多数情况下，该卡式盒20是一个自动化分析系统22的一部分，该自动化分析系统包含该卡式盒20和一个自动化分析装置24。图2显示的是一个分析装置24的实例，描述的是其成像硬件26，包括一个卡式盒固定和操控装置28、一个样品物镜30、多个样品照明器32、一个析像管34、和一个可编程分析器36。该物镜30和卡式盒固定装置28的其中之一或两者，可在彼此之间做相向或反向移动，以改变相对焦点位置。这些样品照明器32采用沿着预定波长的光为样品提供照明。利用析像管34捕获穿过样品的透射光或样品发出的荧光，然后将一个代表被捕获光的信号送至可编程分析器36，在此处将信号处理成图像。编号为6,866,823的美国专利和编号为61/371,020的美国专利申请（其中的每专利均通过引用的方式，在此完整地合并到本文中）中所描述的成像硬件，是可接受的成像硬件26类型，可用于本发明分析装置24。但本发明不限于使用上述成像硬件26。

[0032] 该可编程分析器36包含一个中央处理器（CPU)，并且与卡式盒固定和操控装置28、样品照明器32、析像管34、和一个样品运动系统38可进行通讯连接。该CPU通过调试（如编程）可接收信号，并有选择性地完所需功能，从而能够操控卡式盒固定和操控装置28、样品照明器32、析像管34、以及样品运动系统38。该样品运动系统38包含一个双向液体致动器40和一个卡式盒接口42（参见图18）。该双向液体致动器40具备可操作性，可产生液体动力，能够在卡式盒通道62、64（如，参见图3）内轴向的两个方向上（即前后）移动液体样品。可对该双向致动器40进行控制，来完成以下一个或更多任务：a）在通道内将一个样品液柱移动一个给定距离（如，在点“A”和“B”之间）；b）相对一个特定点以预定的幅度（如，位移冲程）和频率（即，每秒循环次数）循环一个样品液柱；和c）以一个预定时间段移动（如，循环）一个样品液柱。此处所使用的术语“样品液柱”，是指一个在卡式盒20内部处理的液体样品连续体，例如，一个在起始通道或二级通道62、64其中之一内处理并填充通道横截面的液体样品连续体，且该横截面垂直于通道的轴向长度。一个可接受的双向液体致动器40实例是，压电式弯曲盘型泵，其利用一个驱动器来控制该液体致动器。

[0033] 在图3和4所示的第一个具体实施例中，该卡式盒20包含一个基本上具有刚性的基板44，该基板在一个样品操作区46和一个分析室区48之间延伸。一个处理上面板50在样品处理区46被连接在基板44上，同时，一个腔体上面板52在分析室区48被连接在基板44上。在基板44和处理上面板50及腔体上面板52之间，使用的是一种密封材料。图3和4所示的卡式盒20具体实施例是作为一个整体结构进行描述的，其中，样品处理区46和分析室区48以固定不变的方式彼此连接。在可替代具体实施例中，样品处理区46和分析室区48彼此之间可选择性地连接或分开。例如，需要有一个可在采集点使用的样品处理区46，随后可以将该样品处理区46连接至一个分析室区48（或不同类型的分析室区48）。
图5和6所示的是本发明卡式盒20的另一个具体实施例，该具体实施例包含一个基板44、一个上面板54、和一个腔体覆板56。起始和二级通道62、64（下文有说明）被牢固地安置在上面板54上，同时，在基板44上形成基本牢固的分析室72。计量通道80延伸于二级通道64和每个腔体之间。该腔体覆板56为腔体提供了底面板。

[0034] 返回讨论图3和4，该卡式盒20的样品处理区46（由基板处理区58和处理区上面板50构成），包含一个采集端口60、一个起始通道62、一个二级通道64、和一个液体致动器端口66。该采集端口60、通道62、64、和液体致动器端口66，在基板44和处理上面板50其中之一中形成，或由它们之间共同形成。在那些一个要素是在基板44和处理上面板50之间共同形成的具体实施例中，该要素在基板44和处理上面板50其中之一或另外一个板中的构形情况，可以有多种变化，如，50%的通道横截面面积（垂直于轴向）可以在基板44或上面板50其中之一中形成，而另外50%在另一个板中形成，或者70%在两者其中之一中形成，而另外30%在另一个板中形成，等等。图7是一个卡式盒20样品处理区46的简明截面图，起始通道62被完全截开，显示出通道62大约有一半是在基板44中形成的，而另一半是在处理上面板50中形成的。图8是另一个具体实施例的简图，其中，处理上面板50覆盖一个被安置在基板44中的通道，但是，未给该通道增加体积。下面说明的具体实施例，将为本发明卡式盒20提供实例，但是，本发明卡式盒20不限于这些具体实施例。

[0035] 在图3所示的具体实施例中，操作上面板50包含一个采集端口60，用于接收液体样品。该采集端口60被设计成，可接收来自一个容器的液体样品（如，存储于注射针等等），并且也可以被设计成，可接收来自一个表面源的样品（如，指刺）。该采集端口60具有一个局部球面碗状外形，有助于样品的重力式采集。也可以选择采用其它凹面碗状几何外形。该碗状结构可以为即将进行的应用（如，血样分析）容纳足够体积的样品，通常情况下，碗状结构的适宜体积大约为50μl。

[0036] 该起始通道62与采集端口60可进行液体连通，并且其尺寸被设计成，能够借助毛细力将样品从采集端口60中吸出。此处所使用的术语“液体连通”是指，一个存在于结构之间（如，采集端口和起始通道之间）或一个特定结构之外的液体通路。术语“液体连通”包含这样一些配置，即在其中，可以选择性地使用一个阀门用来关闭该通路，或者可以选择性地使用动力，用来在结构之间移动液体样品。在某些具体实施例中，卡式盒20可包含一个溢流通道68，其被设计成可接收和储存被吸入起始通道62的样品的超量部分。因为，要借助毛细力将液体样品自动吸入到溢流通道中，所以，该溢流通道68具有一个可产生所需毛细力的横截面尺寸，将溢流通道68的外形设计成（如，具有一个稍大的液压直径）所生产的毛细力，要稍低于起始通道62中所产生的毛细力，这一点尤为重要，这是因为，首选要填充起始通道62，然后再将其余的样品吸入到溢流通道68中。该二级通道64在起始通道62下游，与一级通道62可进行液体连通。该起始通道62和二级通道64的交接区70被设计成（如，扩大面积），可借助毛细力停止液体运行，从而在没有外部动力的情况下，阻止液体样品从起始通道62出来并进入到二级通道64。

[0037] 该二级通道64通过一个接口73与分析室72可进行液体连通。在某些具体实施例中，二级通道64可终止于分析室72，而在另外的具体实施例中，二级通道64可以沿着分析室72延伸，超出接口73一段距离。在后者实例中，可在二级通道64末端附近安置一个排气端口74（如，参见图12），允许气体从该二级通道64中排出。一个相对于该排气端口74安置的气体可渗透而液体不可渗透薄膜76，可允许气体通过，而同时能够阻止液体样品从二级通道64流出。

[0038] 该二级通道64和分析室72之间的接口73可以采用几种不同配置。在第一个配置中，二级通道64的一部分是连续的，并且因此与分析室72可进行液体连通（参见图3）。在第二个配置中，一个孔径78在二级通道64和分析室72之间延伸（参见图9）。在此配置中，该孔径78的尺寸被设计成，大于能够产生毛吸引力的最大值，但小于分析室72的整个填充边缘。较大的孔径78可有助于样品在该孔径78附近的区域内均匀分布（有时被称为“边缘填充设计”）。在第三个配置中，一个计量通道80的尺寸被设计成，可借助毛细力将一定体积的液体样品从二级通道64吸出（参见图10），并且该计量通道与二级通道64和分析室72可进行液体连通。该计量通道不限于任何特定的几何形状，比如，其可以是圆形或椭圆形，并在其长度方向上保持不变，或者是截锥形，在其长度方向有变化，或者是它们其中的组合等等。在第四个配置中，一个前室82被安置在二级通道64和一个分析室72的边缘之间，并与两者均可进行液体连通（参见图11）。该二级通道64内的液体样品（例如，可借助来自双向流体致动器的压力、或借助重力、或借助毛细作用等等）将流经该前室82。在第五个配置中（参见图21），借助一个气隙79，将分析室72与从二级通道64延伸而来的孔径78分隔开。该气隙79的尺寸被如此设计，即一个安置在孔径78中的样品液柱77，因该气隙79的存在，而无法借助毛细力从该孔径78运行到分析室72中。该气隙79足够小，这样，从孔径伸展出的样品液柱77的凸起部分81，可以穿过该气隙79，并接触分析室72，然后借助毛细作用在其间运行。在那些不包含孔径78的具体实施例中，该气隙79可以被安置在二级通道64和分析室72之间，或者被安置在前室82和分析室72之间等等。该气隙79的定位不限于孔径78和分析室72其中之一。图3、9-15、19、以及21-22显示的接口73配置，包含一个从二级通道64横向侧面伸展出来的接口。本发明不限于横向定位的接口，比如，可以将接口定位于二级通道的末端。

[0039] 二级通道64和分析室72之间的接口73部分，可由以下一个或更多方式形成：a）一道可成型材料边线（如，粘合剂）；b）一个疏水涂层；或c）一种可停止毛细流动的物理配置，下文将为这些方式提供实例。二级通道64和分析室72之间的接口73，可以被安置在样品处理区46或分析室区48其中之一的内部，或两者的某种组合。

[0040] 在包含一个计量通道80的二级通道/分析室接口的具体实施例中，该计量通道80的尺寸被设计成（例如，大约0.3mm-0.9mm的液压直径），可以从样品液柱中“计量”出分析样品部分，用于分析室72内的检测。在这些尺寸范围内，可以对液体流动产生阻力，而阻力和该通道80的直径成反比。如果该通道表面具有疏水性，那么，对液体流动产生的阻力会更大。为克服这种阻力，本发明卡式盒20的某些具体实施例，包含一个或更多特点，以便于将样品向计量通道80输送。例如，在某些情况下，二级通道64的末端83可以包含一个可限制性地允许空气逸出的孔径（如，一个尺寸受限的排气端口74-参见图10)，或一个封闭式储存区84(如，参见图14）。随着样品液柱被推动穿过二级通道64，该样品团下游的空气根本无法逸出，或者无法非常快地逸出。在二级通道64中随之积累的压力，为推动样品进入计量通道80提供了动力。图14以简要方式说明了样品液柱77前缘和样品液柱77后缘之间的压力差（如，P-Po之间的压力梯度，其中，P>Po）。在某些具体实施例中，卡式盒是如此设计的，即承受压力梯度的样品液柱77会与计量通道80对准，从而便于从二级通道64流出的样品进入计量通道80。用于将样品液柱77与计量通道80对准的卡式盒特点包括（但不限于），该计量通道80下游的二级通道64的体积、排气端口74（或不使用）的尺寸、二级通道的直径（其可用于改变二级通道内具有给定体积的样品液柱77的长度）等等。在一个可替换具体实施例中，可以在二级通道64上设计一个阻流结构86（如，一个通道收窄结构，参见图15和22)，并且将计量通道80靠近该阻流结构86安置（如，参见图22)，或安置在该阻流结构86的上游（如，参见图15）。该阻流结构86可以在样品液柱77两端产生一个压力差（如，一个压力梯度），该压力差促使样品向计量通道80中移动。图22简要描述了靠近二级通道内一个阻流结构86的样品液柱77前缘和后缘之间的压力梯度（如，P-Po之间的压力梯度，其中，P>Po），该阻流结构86有助于从二级通道64流出的样品进入计量通道80。除了压力梯度，该阻流结构还能够使样品液柱77拉长，从而有助于样品液柱77对准计量通道80。实际上，被拉长的液柱77也具有一个被拉长的压力梯度，因此，相对于计量通道80对液柱定位的敏感性也被降低。作为另一种选择，可以将计量通道80相对于二级通道64进行安置，以利用在轴向通道移动过程中液柱所积累起来的线动量。例如，图16描述了一个与二级通道64轴向中心线呈锐角“α”安置的计量通道80。图17描述了一个具体实施例，其中，计量通道80被安置在二级通道64拱形部分87的外表面，在此处，向心力作用于样品液柱，沿径向向外推液使其进入到计量通道80中。

[0041] 在包含一个计量通道80的本发明卡式盒20的某些具体实施例中，还包含一个被安置在二级通道相同轴向位置上并且与计量通道80相对的减压端口89。该减压端口89被设计成，当压力等于或低于可导致样品从计量通道80中排出的压力时，能够发生破裂，从而防止过量样品喷射到分析室中。在图15所示的具体实施例中，该减压端口是一个通道的形式，其液压直径大于计量通道80的液压直径。较大的液压直径可确保，在样品填充计量通道80前，先填充该减压端口89。如果该减压端口89破裂并且样品散失，该样品液体仍被包含在卡式盒20内。随着减压端口89的破裂，超压得到释放。随后，或者同时，计量通道80内的样品被从其中吸出，并借助毛细作用进入分析室72。该减压端口89的尺寸可以被设计成，能够降低通道64内的积累压力，从而减少样品从计量通道80中迅速排出的机会。
具体地，减压端口89的尺寸可以如此设计，即该减压端口89所提供的减压程度，刚好可以使样品能够从计量通道80被缓慢地输送至分析室72。

[0042] 在图11所示的前室82的第一个具体实施例中，该前室82的体积小于分析室72的体积。在操作过程中，基本上所有进入前室82的样品均会进一步运行到分析室72中（如，仅有一些无关紧要的痕量样品可能停留在前室中）。在此具体实施例中，因为来自前室82的样品基本上全部会最终驻留在分析室72内，所以，是分析室72内部产生的毛细力作用于样品室上面板52。在图12所示的前室82的第二个具体实施例中，该前室82的体积大于分析室72的体积。在此具体实施例的操作过程中，分析室72被充满后，会有一定数量的样品停留在前室内82中。在此具体实施例中，在前室82和分析室72内所产生的毛细力均作用于样品室上面板52。第二个前室82具体实施例的一个优势是，与其它卡式盒20相比，进入分析室72的样品量基本上是一致的。

[0043] 在这两个前室具体实施例中：a）至少大部分的分析室72横向边界108能够允许空气从分析室72内排放出去(如，一个疏水涂109层形成一个或更多的分析室72横向边界108）；b）前室82的高度90大于分析室72的高度106（参见图20）；和c）二级通道64和前室82之间的通路116的横向宽度，其尺寸首选被设计成（参见图12），可允许样品在一段时间内在此间通过，这段时间要足够短，在正常操作条件下，以避免样品液柱内产生任何明显的分成分布不均匀的情况（如，沉淀）。在图13所示的卡式盒20具体实施例中，该卡式盒与图12所示的卡式盒类似，不同之处在于，在分析室72的横向边界108中安置了一个相对较小的通气孔95。该通气孔95的安放位置基本上与样品入口相对，以使分析室72能够完全充满样品。在此具体实施例中，前室82内存留的多余液体样品和相对较小的排气口，能够在临床的合理期限内使潜在的样品蒸发降至最低。在图13所示的前室82具体实施例中，还包含一个侧室97，可用于附加分析，如，利用在该侧室97内安置的试剂，与来自二级通道64并进入到前室82的一部分样品混合。这类附加分析的一个实例，可参考氰化高铁血红蛋白测量，该方法可用于测量溶细胞血，使用的光波长度约为540nm。

[0044] 前室接口配置具有多种优势。例如，前室82提供了一个快速（相对于其它配置）方式，用于将大部分样品液柱从二级通道64中抽出。样品的相对快速移动，可防止潜在的样品沉淀和吸附（如，吸附于表面），从而作为一个静态驻留样品液柱的时间函数得到提高。另外一个优势是前室82的横向宽度118（参见图12，其至少基本与分析室的横向宽度120相同），有助于样品在分析室72内的横向分布。基本类似的横向宽度118、120也避免了与“点”源相关的问题。例如，从一个传统型移液管向分析室72中排放一个液体样品，增加了这种可能性，即被安置在靠近排放区域的分隔器88，会随着液体样品被进一步压迫到分析室72中。其结果是，在分析室72内会产生一个区域，其中没有用于分隔所必需的分隔器88。前室82的另一个优势是，一个液体样品（如，全血）从二级通道64进入前室82的时间是相对一致的。其结果是，填充前室82以及后面的分析室72的过程，可作为一个时间函数得到控制，从而简化了对分析系统22的控制，如，无需使用传感器。

[0045] 前室82的高度90可通过这样一种方式确立，例如，所安置的分隔器88高度（如，直径）大于分析室72内使用的分隔器88高度。以下对分隔器88的使用有更详细的描述。例如，如果在分析室72内安置的是4.0μm直径分隔器88，前室82可包含多个分隔器88（如，每个具有相同直径的分隔器直径范围在20μm-50.0μm之间），以达到更大的前室高度。

[0046] 在本发明卡式盒20的某些具体实施例中，在起始通道62内贮存了一种或更多试剂（如，肝素、EDTA等等）。这些试剂也可以贮存在其它区域（如，采集端口60、二级通道64、分析室72等等）。

[0047] 在某些具体实施例中，在卡式盒20内的某个位置上（如，起始通道62内）安置了一个阀门92（参见图3），以阻止液体在部分起始通道62和采集端口60之间流动。该阀门92可在一个打开位置和一个闭合位置之间有选择性地驱动。在打开位置时，该阀门92可允许液体在采集端口60和整个起始通道62之间流动。在闭合位置时，该阀门92可阻止液体在至少部分起始通道62和采集端口60之间流动。

[0048] 液体致动器端口66可被设计成，可占用一个与分析装置24合并的样品运动系统38（参见图2），并将液体动力（如，空气正压和/或抽吸）传入卡式盒20，以推动液体样品在卡式盒内移动。例如，通过一个在该致动器端口66和起始通道62之间延伸的通道94，该液体致动器端口66可与起始通道62进行液体连通。一个液体致动器端口66的实例为，卡式盒20内一个由盖子覆盖的型腔，其包含一个可破裂薄膜96（如，参见图18）。在此具体实施例中，样品运动系统38可以被设计成，包含一个可操作的探头98，能刺穿可破裂薄膜96，从而在样品运动系统38和起始通道以及二级通道62、64之间形成液体连通。本发明不限于此特定的液体致动器端口具体实施例。

[0049] 讨论图3、4和20，该卡式盒20的分析室区48，由基板腔体部分100和腔体上面板52形成，包含至少一个与二级通道64可进行液体连通的分析室72。该分析室72在基板腔体部分100和腔体上面板52各自的相对面102、104（即“内表面”）之间形成，并且至少其中之一是透明的。针对此处说明，腔体上面板52和至少部分基板腔体部分100均被视为对光线透明，并在此前提下对其进行描述，但本发明不受此限制。该基板腔体部分100可以是平面，或者有一个或更多安置在其中的型腔。在那些分析室72与一个型腔对准的实例中，基板腔体部分的内表面102是该型腔的底面。在分析室72内，基板腔体部分100和腔体上面板52的内表面102、104彼此之间相互分隔开，并被设计成可在此接收液体样品，用于图像分析，如，在成像过程中，样品可以以静态的形式驻留于内表面102、104之间的分析室72中。两个面板相对的内表面之间的距离106（即“腔体高度”106）是这样一个高度，即在两个面之间安置的生物液体样品，能够接触到这两个面。该分析室72进一步由横向边界限定，这些横向边界可以容纳样品在内表面102、104之间扩散，如，一个横向边界109可以由一个施用在内表面102、104其中之一或两者上的疏水涂层形成，或由一道在两个内表面102、104之间延伸的粘合（或其它可成型）材料108形成，或由一个可停止横向样品毛细流的物理配置形成。一道粘合材料108所具有的优势是，还可以将腔体上面板52与基板腔体部分100相连接。分析室72的内表面102、104其中之一或两者，可涂覆一层疏水材料，以便于样品在分析室内移动。腔体上面板的外表面105可涂覆一层疏水材料，以抑制样品在转移至分析室72的过程中流到该外表面105，并可防止透过面板的光通路变得模糊。疏水材料可用于其它表面，以防止样品（或其它液体）在表面聚集，并可防止透过该表面的光通路变得模糊。

[0050] 通常情况下，分析室72的样品成像区的内表面102、104彼此之间基本平行（但非必要）。基板腔体部分100和腔体上面板52之间对准，而限定一个区域，在其中，光线可以垂直投射到一个面板，并且会穿过该面板、样品、以及另一个面板（如果这个面板也是透明的）。

[0051] 在本发明卡式盒20的某些具体实施例中，分析室区48包含多个分析室72。例如，图19，描述了一个具体实施例，其中，分析室区48包含三个分析室72，每个分析室均与二级通道64可进行液体连通。每个分析室72可被设计成，对同一个液体样品的不同部分可进行不同分析。例如，如果液体样品含有全血，第一个分析室可被设计成（如，涂覆了一种zwittergen），便于红血细胞（RBC)分析（如，计数、细胞体积、形态学评估等等）。第二个分析室可被设计成，便于需要RBC细胞溶解的血红蛋白分析。第三个分析室可被设计成，便于白血细胞分析（如，细胞着色等等）。在这些实例的每一个实例中，有利于一种分析类型（着色、细胞溶解等等）的特性，只存在于对其有需要的分析室72中，而不存在于其它的会对分析造成干扰和阻碍的分析室72中。除了存在/不存在试剂和染料，这些分析室72还可具有另外的可实施的物理特性，以便于即将进行的分析。例如，一个被设计成用于测量未溶解RBC或WBC体积并且腔体高度约为4.0μm的分析室72，尤其有用。相反，一个被设计成用于测量溶液中血红蛋白比色的分析室72，其高度可约为50.0μm。此外，分析室72可包含某些几何特征（如，台阶、型腔、实体等等）以便于分析。含有多分析室72的优势包括，例如，增加分析数量（可在一个液体样品上完成）；缩短完成分析所需的时间；以及完成多个不同分析的能力（如，CD4/CD8和其它荧光抗体的检测和成像、WBC和血小板表型等等），包括那些在同一样品量上无法完成的分析。

[0052] 此外，在一个卡式盒20中包含多个分析室72，可提供一个质量保证机制。例如，一个卡式盒20可以被设计成包含有多个分析室72，每个分析室72都被加工出具有相同的特性。如果一个被加工出来的分析室72，确定其特性不符合验收标准，但其它分析室72仍然可以使用，该卡式盒20从而得以挽救。

[0053] 讨论图20，至少有三个分隔器88被安置在分析室72内，并与基板腔体部分100和腔体上面板52接触。在一个首选具体实施例中，分隔器88是独立于基板44和腔体上面板52的结构。这些分隔器88以随机分布的方式被安置在腔体内，并且分隔器的空间密度能够保证，在基板腔体部分100和腔体上面板52的内表面之间，形成可接受的均一隔离效果。

[0054] 讨论图20，该腔体上面板52或分隔器88的至少其中之一具有足够的弹性，从而允许腔体高度近似于分隔器88的平均高度。尽管由于制造公差的存在，可能导致分隔器88的外形尺寸有些许变化，但具备一定的弹性可以使分析室72具有基本一致的高度。例如，在那些分隔器88具有一定弹性的具体实施例中，较大的分隔器88经过压缩后，能够保证绝大多数分隔器88接触到两个面板的内表面102、104，从而使腔体高度90、106基本上等于分隔器直径的平均值。相反，如果腔体上面板52是由一种比分隔器88更具有弹性的材料形成，则该腔体上面板52会覆盖到分隔器88上，并且如果一个特定的分隔器比其周围的分隔器88大，那么，腔体上面板就会在该较大分隔器88周围弯曲并形成帐篷状。尽管分析室72的一小部分局部区域，偏离腔体高度的平均值，但通过这种方式，所有腔体的次级区（包括帐篷状区域）的平均高度将会非常接近分隔器88直径的平均值。作用在样品上的毛细力，为压缩分隔器88或弯曲腔体上面板52，提供了所需的力。分隔器88可接受的实例，包括商用聚苯乙烯球形珠，例如，来自美国加利福尼亚州Fremont的Thermo Scientific公司的产品，商品目录号为4204A，直径为四微米（4μm）。一个可接受的分析室72配置的实例，在编号为2007/0243117的美国专利出版物中有所描述，并在此通过完整引用将其合并。

[0055] 在这样的具体实施例中（即借助腔体内液体样品所施加的毛细力，在前室82和分析室72内，将腔体上面板52靠着分隔器88固定），腔体上面板52具有足够的弹性，在前室82和分析室72内，基本上能与所有分隔器88接触。

[0056] 讨论图9，在某些应用中，腔体上面板52可能会偏离基板腔体部分100，其原因包括（但不限于），过大的液体表面张力、过大的腔体上面板52弹性、以及腔体上面板52和基板腔体部分100之间的液体样品所施加的张力不足。因为这类偏离会对分析室72给定区域的体积测定带来负面影响，所以，在本发明卡式盒20的某些具体实施例中，包含了一个或更多在分析室72内表面102、104之间延伸的小粘合剂实体110（被称为“点”，参见图10和21），其中，术语“小”用于描述一个无论是单独还是共同的横截面面积，对于分析室72的横截面面积来说均可忽略不计，从而不会对即将进行的分析造成影响。粘合剂点110的数量为，能够消除腔体上面板52所有明显抬升所需的最低数量。这些粘合剂点110可含有一种着色剂，以便于对一个或更多点的识别、对内表面之间高度的测定、和对用于校准的光学密度的测定，例如，该着色剂可以使这些粘合剂点在分析所使用的波长范围内变为“无色”，而在其它波长范围内变为可见。

[0057] 可接受的腔体上面板52材料实例包括，透明塑料膜，比如，丙烯酸树脂、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙酯（PET)、环烯烃聚合物（COP)、环烯烃共聚物（COC)、或此类材料，同时，该腔体上面板52的厚度约为23微米（23μm）。

[0058] 通常，分析室72的尺寸被设计成，可容纳大约0.2至1.0μl的样品，但是，分析室72不限于任何特定的体积容积，并且，容积可以有所变化以适应分析应用。该分析室72可用于以静态形式固定一个液体样品。术语“静态”用于描述，该样品是被存储在分析室72内用于分析，而不是在分析过程中将其有目的性地进行移动。血液样品中所存在的运动，主要是血液样品构成成分的布朗运动，但此类运动不会妨碍本发明的使用。

[0059] 讨论图2和3，在对该卡式盒20的操作过程中，一个液体样品（如，一个基本上未被稀释的全血样品）被存储在采集端口60中。通过毛细力，该样品被吸入到起始通道62中。该样品在起始通道62中运行，直至其前缘到达起始通道62和二级通道64之间的接口区
70，该接口区70被设计成，可阻止毛细力将液体样品吸入到二级通道64中。在那些包含一个溢流通道68的具体实施例中，如果起始通道62充满了样品，并且仍有部分样品驻留在采集端口60，那么，过量的样品就会被吸入到该溢流通道68中。

[0060] 如上文所述，在本发明卡式盒20的某些具体实施例中，一种或更多试剂（如，全血分析中的肝素或EDTA）可以被存储在起始通道62和/或采集端口60中。随着样品穿过起始通道62，可将这些试剂与在其间运行的样品，进行某种程度的混合。

[0061] 在终端用户将卡式盒20插入到分析系统24之后，分析装置24会将该卡式盒20进行定位并固定位置。如果所采集的全血样品没有立即分析，样品液柱中的成分（如，RBC、WBC、血小板、和血浆）会随着时间的推移而沉淀并分层（或分布不均匀）。在这种情况下，在分析前对样品液柱进行操作则具有相当大的优势，如此一来，这些成分在样品中就能基本上均匀分布。此外，在很多应用中，将试剂与样品液柱均匀混合也具有相当大的优势。为使样品液柱中的成分和或/试剂能基本上均匀分布，分析室24向双向液体致动器40发送一个信号，使其能够提供适当的液体动力，作用于驻留在起始通道62内的样品液柱，例如，将该样品液柱在起始通道62内向前、向后或循环地（或其中的组合）进行移动。

[0062] 一旦驻留在起始通道62中的样品得到充分混合，并形成一个成分分布基本均匀的样品，就可以操控双向液体致动器40，将该样品液柱从起始通道62移动至二级通道64。一旦样品液柱在二级通道64内就位，就可以根据即将进行的分析的需要，对该样品进行驱动。例如，在一些分析中，样品在与染料“B”混合之前需要与试剂“A"混合，那么，可以在通道内适量染料“B”的上游安置适量试剂“A”（如，一种抗凝剂-EDTA）。为了促进两个位置上的混合，可以将样品液柱在试剂“A”的位置循环，随后在染料“B”所在的位置循环。反馈定位控制112可用于侦测和控制样品液柱的位置。此外，在某些情况下，可以在通道64内以循环和轴向运动组合的方式，驱动液柱。所选择的移动和循环的具体算法，与即将进行的分析、待混合的试剂等等有关。本发明不限于任何特定的再悬浮/混合算法。

[0063] 随后，对样品运动系统38进行操控，将样品液柱在二级通道64中向前移动，并输送至分析室72中。根据二级通道64和卡式盒20内所使用的分析室72之间的接口73配置，来选择如何对样品液柱定位。例如，如果该接口73是一个在二级通道64和分析室72的一个边缘之间延伸的连续通路或孔径，或者是一个在二级通道64和一个前室82的一个边缘之间延伸的通路，那么，将液柱与此连续区域对准，从而能够通过借助压力差、重力、毛细作用等方式，将样品输送至分析室72。如上文所述，可以将样品液体向前室82中的移动，作为一个时间函数来进行控制。在某些情况下，可以对样品液柱进行特定操作，以便在液柱的前后缘之间产生一个压力梯度。

[0064] 二级通道64的末端83被设计成，可补充二级通道64和分析室之间的接口73。例如，在一个在二级通道64和分析室72一个边缘之间延伸的连续通路或孔径的具体实施例中，该二级通道64可在上述通路或孔径附近的下游位置截止。在这些具体实施例中，作用在样品液柱或二级通道64内的动力，可产生能促使样品移入分析室72的压力差。在某些具体实施例中，一种安置在二级通道64末端83的气体可渗透而液体不可渗透的薄膜76，可允许通道64内的空气从一个排气端口74逸出，而可阻止液体样品流出。

[0065] 在那些包含一个计量通道80或一个前室82的卡式盒20具体实施例中，其中，该前室的尺寸被设计成，可接收的样品体积小于分析室72的体积（如，参见图12），基本上，所有样品均可进入分析室72，并借助毛细力在其中分散。在那些包含一个前室82的卡式盒20具体实施例中，其中，该前室的尺寸被设计成，可接收的样品体积大于分析室72的体积（如，参见图13和14），那么，将会有部分样品借助毛细力进入分析室72，而另外一部分会保留在前室82中。一旦样品在分析室72内以静态方式得到安置，那么，就可以对该样品进行成像处理，用于分析目的。

[0066] 虽然本发明已根据一个示范性具体实施例得以说明，但此项技术领域的技术人员应清楚，在未脱离本发明范围的条件下，对于其中的要素，可以做出各种改变，并且等同物可以被替换。此外，在未脱离其主旨范围的情况下，还可以做出很多修改，以适应在讲解本发明时所遇到的特定情况或材料。因此，应清楚，本发明不限于本文所公开的特定具体实施例（作为计划用于实施本发明的最佳模式）。