專利名稱：樣品處理盒以及在離心力下處理和/或分析樣品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種樣品處理盒或容器。本發(fā)明還涉及ー種在離心力下處理和/或分析樣品的方法。
背景技術(shù)：
作為用于加速細(xì)胞、微粒和沉淀物的 沉降以及用于分離具有不同密度的液體或細(xì)胞的手段的離心分離，長(zhǎng)期以來(lái)是化學(xué)和生化實(shí)驗(yàn)方案的整體的部分。通常在裝置中獲得ニ維離心分離，該裝置執(zhí)行各個(gè)盒繞一條軸線的旋轉(zhuǎn)，同時(shí)通過(guò)分開(kāi)的裝置使這些盒繞另一條遠(yuǎn)端軸線旋轉(zhuǎn)。美國(guó)專利No. 4，883，763 (Holen等人)公開(kāi)了ー種由大致閉合的室形成的樣品處理器卡片，該室包括在其內(nèi)供應(yīng)的試劑?？ㄆㄓ糜趯悠饭?yīng)到該卡片的入口裝置、連通入口裝置以接收已供應(yīng)到卡片的樣品的毛細(xì)管裝置以及連通毛細(xì)管裝置以接收過(guò)量樣品的溢流裝置，該過(guò)量樣品在沿第一方向施加到卡片的離心カ的影響下從入口裝置通過(guò)毛細(xì)管裝置向前推迸?？ㄆ€包括保持室裝置和試管裝置，該保持室裝置適于響應(yīng)于沿第二方向作用在卡片上的離心カ接收來(lái)自試劑供應(yīng)的試劑和來(lái)自毛細(xì)管裝置的樣品，與保持室裝置連通的該試管裝置適于允許測(cè)量試劑和樣品之間的化學(xué)反應(yīng)。通過(guò)利用樣品處理器卡片，試劑和樣品在卡片內(nèi)的流動(dòng)應(yīng)該是在卡片經(jīng)受離心機(jī)內(nèi)的高離心カ時(shí)由沿兩個(gè)或更多個(gè)方向作用在卡片上的離心カ單獨(dú)實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的樣品處理盒以及方法。通過(guò)下面的描述，該目的和其它目的將變得更明顯，該目的和其它目的由所附的獨(dú)立權(quán)利要求中限定的本發(fā)明來(lái)實(shí)現(xiàn)。進(jìn)ー步的實(shí)施方式在所附的從屬權(quán)利要求中闡述。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種樣品處理盒，該樣品處理盒用于當(dāng)盒相對(duì)于離心力的定向改變時(shí)在沿至少兩個(gè)方向作用的離心カ下實(shí)現(xiàn)處理，該盒包括第一腔，該第一腔適于容納樣品；以及第ニ腔，第二腔與第一腔流體連通，其中，第一腔和第二腔布置為使得第一腔中的樣品在作用于盒的離心カ從第一方向改變到第二方向時(shí)從第一腔移動(dòng)到第二腔，(a)第一腔是垂直于沿第一方向作用的離心カ(在所述盒的平面內(nèi))的細(xì)長(zhǎng)形，以及(b)第二腔比第一腔淺并且在沿第二方向作用的離心カ的方向上的延伸比第一腔在沿第一方向作用的離心カ的方向上的延伸多。由(a)產(chǎn)生的技術(shù)效果是具有比所述樣品的其余部分的密度高的材料在細(xì)長(zhǎng)形樣品的每個(gè)點(diǎn)內(nèi)具有到達(dá)第一腔的“底部”的更短路徑。由(b)產(chǎn)生的技術(shù)效果是較淺的第二腔內(nèi)的樣品在離心カ的方向上變得更為分散開(kāi)，其便于例如血漿從樣品移除。大體上，盒在經(jīng)受足夠的離心カ時(shí)，允許非?？焖偾覝?zhǔn)確地微分離(microseparation)不同密度的流體元素(例如，從來(lái)自液體的細(xì)胞或納米/微米微粒中分離血漿)。其不僅允許從液體中分離微粒(包括細(xì)胞)，而且允許不同密度的液體分離(例如，從血漿中分離脂類)，或者不同密度的微粒(包括細(xì)胞)分離。在所述平面內(nèi)或在與所述平面平行的平面內(nèi)，第二腔可以是垂直于沿第二方向作用的離心カ的延伸比第一腔垂直于沿第一方向作用的離心カ的延伸小。盒還可包括具有至少ー個(gè)附加腔和/或通道的底層和上覆層中的至少ー個(gè)，樣品或源自樣品的材料可以移動(dòng)到至少ー個(gè)附加腔和/或通道。其允許在三維上進(jìn)行處理或測(cè)試或分析。液體可以在多個(gè)層之間來(lái)回地移動(dòng)，多個(gè)層提供在緊湊的盒內(nèi)的增多的功能。
盒還可包括用于計(jì)量樣品或源自樣品的材料的大致V形或U形的微通道。通過(guò)使盒經(jīng)受超過(guò)V形或U形微通道的毛細(xì)作用力的離心力，V形或U形微通道內(nèi)的液體的彎月液面(meniscus)可始終完全地垂直于離心力，從而改進(jìn)包含在盒的計(jì)量通道內(nèi)的液體容積的精確度。盒還可包括適于阻止較高密度流體微粒但適于使較低密度液體和/或流體微粒通過(guò)的至少ー個(gè)收集器。作為示例的收集器包括入口室、中間U形通道、出口室、在入口室與中間通道的一端之間的第一雙通道分離器以及在中間通道的相對(duì)端與出口室之間的第ニ雙通道分離器。作為示例的另ー收集器包括腎形回路，腎形回路在其凹入部分處具有入口和出口。通過(guò)這些收集器，無(wú)需包括用于保留微粒的多孔屏障。此外，較低密度的流體微?？筛咝Ш椭貜?fù)地通過(guò)較高密度的流體微粒并且與其相互作用。此外，第一腔可在盒的平面內(nèi)是細(xì)長(zhǎng)形的并且具有垂直于所述平面的深度，其中，第二腔具有比第一腔小的深度并且在所述平面內(nèi)沿不同方向延伸并且延伸比第一腔的寬度大的量。此外，第二腔可以配置為通道系統(tǒng)。此外，盒可包括布置在盒的腔或通道內(nèi)的至少ー個(gè)多孔物料，以致通過(guò)改變盒相對(duì)于離心カ的定向，其它物料(例如，樣品或源自樣品的物料和/或至少ー試劑或類似物)能夠通過(guò)(橫向和/或側(cè)向流動(dòng))多孔物料。例如，多孔物料可以布置在通向上覆層和/或底層的層間通道內(nèi)。此外，盒可包括通向?qū)娱g通道的入口，該入口設(shè)置在層間通道的位于盒的ー個(gè)層內(nèi)的ー個(gè)端部處，其中入口布置在與來(lái)自層間通道的出口的大致相同的方向上，出口設(shè)置在層間通道的位于盒的另ー層內(nèi)的另ー個(gè)端部處，使液體流過(guò)層間通道的全部容積。多孔物料可以例如是過(guò)濾器、多孔膜、交叉流動(dòng)過(guò)濾器、具有柱的腔或通道、用于保持液珠(beads)或微粒物料的ー個(gè)或更多個(gè)多孔阻擋物、填充有微?；蚨嗫孜锪匣蚯蛐我褐榈耐ǖ赖?。過(guò)濾器或多孔膜可以相對(duì)于盤(pán)形盒的平面定位在0°到90°之間的任意角度。多孔物料可以具有調(diào)整過(guò)濾器的尺寸以便保留不同分子量的微粒和分子的功能，不同分子量的微粒和分子用于濃縮、分離和分餾或介質(zhì)交換的目的，但也基于化學(xué)和/或電化學(xué)特性。此外，多孔物料還可以是流體/液體流動(dòng)通過(guò)其的任意類型的傳感器、反應(yīng)器或促動(dòng)器，通常為光子晶體傳感器。此外，所述多孔物料的表面可以化學(xué)方式官能化地具有正電基團(tuán)或負(fù)電基團(tuán)、極性基團(tuán)、疏水基團(tuán)或化學(xué)基團(tuán)，化學(xué)基團(tuán)具有可與流體內(nèi)的分子互相作用的其它類型的化學(xué)特性或機(jī)能。通常，這些可以是各種類型的層析媒介，例如是硅土、離子交換材料等。此外，所述多孔物料的表面可以被以化學(xué)方式官能化地具有帶特定俘獲特征，例如酶的化學(xué)活性或其它類型的催化材料的分子。這些分子可以是特定的抗體、核酸探針、外源凝集素或受體配合基系統(tǒng)的任意ー種元素，例如(鏈霉)抗生物蛋白素和生物素、酶以及其酶底物。通過(guò)盒相對(duì)于離心力定向控制的液流組合穿過(guò)多孔物料，該多孔物料露出大的表面積體積比，允許溶液中的分子與多孔物料的表面上的反應(yīng)基之間的廣泛反應(yīng)，從而顯著的提高例如粘合、俘獲、酶?jìng)鬏數(shù)热魏位瘜W(xué)或物理反應(yīng)的速度。盒相對(duì)于離心カ的定向的改變可以用來(lái)沖洗來(lái)回地通過(guò)多孔物料、促動(dòng)器、反應(yīng)器或傳感器的液體，從而提高溶液中的分子概率，以與多孔物料的表面上的固定化基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種在離心力下處理和/或分析樣品的方法，該方法包括提供樣品到上述的樣品處理盒的第一腔內(nèi)；使盒經(jīng)受沿第一方向作用的離心カ；以及使離心カ從第一方向改變到第二方向。該方面可以顯示出與如前所述方面的類似的特性和技術(shù)效果?？梢酝ㄟ^(guò)使盒繞外部軸線旋轉(zhuǎn)來(lái)使盒經(jīng)受離心カ，其中，通過(guò)使盒繞盒內(nèi)的軸線旋轉(zhuǎn)來(lái)改變離心力的方向。此外，盒可以經(jīng)受超過(guò)(上述)V形或U形微通道的毛細(xì)作用力的離心力。
此外，樣品或源自樣品的材料可允許進(jìn)入通道和腔的(第二)系統(tǒng)，通道和腔在盒的與包括所述第一腔和所述第二腔的腔和通道的第一系統(tǒng)平行的平面內(nèi)橫向地延伸。該方法還可包括改變盒相對(duì)于離心力的方向，使得其它材料流體通過(guò)(上述)多孔物料。根據(jù)本發(fā)明，還提供一種樣品處理盒，所述樣品處理盒用于在沿至少兩個(gè)方向作用的離心カ下實(shí)現(xiàn)處理等，該盒包括第一腔，該第一腔適于容納樣品；以及第ニ腔或通道系統(tǒng)，該第二腔或通道系統(tǒng)與第一腔流體連通，其中，第一腔在盒的平面內(nèi)是細(xì)長(zhǎng)形的并且具有垂直于所述平面的深度，第二腔或通道系統(tǒng)具有比第一腔小的深度，并且在所述平面內(nèi)(或在平行于所述平面的平面內(nèi))沿不同方向延伸并且延伸比所述第一腔的寬度大的量。該盒可以顯示與如前所述方面類似的特性或技術(shù)效果。特別地，其允許非?？焖俚匚⒎蛛x不同密度的流體元素(例如，從來(lái)自液體的細(xì)胞或納米微米微粒中分離血漿)。


現(xiàn)在將參照示出本發(fā)明的實(shí)施方式的附圖，更詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些方面或更多方面。圖Ia至Ic是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的樣品處理盒的俯視圖；圖2是圖Ia至圖Ic中的盒的示意性截面?zhèn)纫晥D；圖3a至3e是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的收集器(trap)的俯視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施方式的收集器的俯視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的樣品處理盒的示意性截面?zhèn)纫晥D；圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的另ー樣品處理盒的局部俯視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的又一祥品處理盒的俯視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的又一祥品處理盒的俯視圖；圖9是示出圖8的盒內(nèi)的多孔過(guò)濾膜的放大俯視圖；圖10是圖9中的標(biāo)記區(qū)域的B-B，截面。
具體實(shí)施例方式總體上，本發(fā)明尋求提供分析樣品和試劑處理的裝置(盒)以及方法，其中，裝置可以在其內(nèi)提供有存儲(chǔ)的試劑，并且可通過(guò)將樣品供應(yīng)到該裝置在ニ維或三維空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)化學(xué)測(cè)定順序，隨后通過(guò)以可控方式改變盒相對(duì)于離心力的定向而將沿兩個(gè)或更多個(gè)方向作用的離心カ施加到該裝置，以高效地將液體從裝置內(nèi)的一個(gè)腔或室傳遞到ー個(gè)或更多個(gè)其它室(分開(kāi)的)、混合試劑和樣品，并且允許可溶反應(yīng)物和官能化表面(functionalizedsurfaces)之間的有效相互作用以及測(cè)量化學(xué)反應(yīng)。本發(fā)明還尋求提供新穎的射流功能，該射流功能既可以用于有效地分離不同密度的流體元素(液體、細(xì)胞、溶解的納米和微米顆粒、纖維和碎片等)，也可以用于處理和輸送盒內(nèi)的各種形狀的腔和微通道內(nèi)的納升(nL)-數(shù)量、微升(μ L)-數(shù)量和毫升(mL)-數(shù)量的多種液體并且促使這些液體與非常大的官能化表面相互作用，非常大的官能化表面例如在保持納米-粒子和/或微米-粒子、多孔結(jié)構(gòu)(例如，多孔膜和/或過(guò)濾器)和柱結(jié)構(gòu)的通道或腔內(nèi)獲得。該功能不需要任何類似泵、閥或表面改型的致動(dòng)器來(lái)控制盒內(nèi)的流動(dòng)并且無(wú)需依靠毛細(xì)作用力用于定向的液體流動(dòng)。其可以通過(guò)僅改變盒(微流體裝置)相對(duì)于作用在盒內(nèi)流動(dòng)元素上的離心カ的定向以及腔和微通道的發(fā)明性設(shè)計(jì)來(lái)獲得，射流元素允許 在腔或微通道內(nèi)流動(dòng)。現(xiàn)在將參照?qǐng)DIa至圖Ic和圖2描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的樣品處理容器或盒10。盒10包括上部面12和下部面14，上部面12和下部面14與側(cè)壁16 —起限定大體板狀或盤(pán)狀本體。上部面和下部面12、14可以是箔覆蓋物。在盒的本體中，設(shè)置有由上部面和下部面12、14覆蓋的多個(gè)相互連接的室或腔或通道等。盒可以是光學(xué)上透明的或半透明的。盒可以例如由塑料制成，例如是環(huán)烯烴共聚物(COC)、聚苯こ烯或聚碳酸酷。盒可以是一次性的并且可密封的。此外，盒的腔或通道可以通過(guò)模制、熱壓成型以及銑削等提供。具體地，盒10包括第一分離腔18。第一分離腔18在盒的與面12和14平行的平面P內(nèi)是細(xì)長(zhǎng)形的(沿著圖Ia中的點(diǎn)劃線)。第一腔18的寬度由W18表示，并且第一腔的長(zhǎng)度由L18表示。此外，盒包括用于將樣品供應(yīng)到第一腔18內(nèi)的入口裝置20或與入口裝置20流體連通。第一腔18與盒10的第二腔22流體連通。在圖Ia-Ic和圖2中示出的實(shí)施方式中，第一和第二腔18和22基本上是ー個(gè)腔的不同部分，但可替代地，它們可例如通過(guò)通道(未示出)分離和連接。第二腔22在平行于面12和14的上述平面內(nèi)沿方向(由圖Ia和圖Ib中的虛線表示)延伸L22尺寸，該尺寸或長(zhǎng)度L22 > L18?？蓮膱DIa-Ic的俯視圖中看出，該方向與第一腔的寬度的方向不同。此外，第二腔22的寬度(W22)大體上小于第一腔18的長(zhǎng)度(L18)。而且，可從圖2的側(cè)視圖中看出，第二腔22比(較深的)第一腔18淺。第一腔18的深度由D18表示，并且第二腔22的深度由D22表示。深度的實(shí)際差可以例如從2 I到10 I。第一腔18和第二腔22之間的過(guò)渡部可以是略微圓形的或傾斜的。在使用過(guò)程中，盒10大體上水平布置并且設(shè)置在離心裝置(未示出)內(nèi)?？墒褂蒙暾?qǐng)人的發(fā)明名稱為“Centrifugation apparatus, use of such an apparatus，and centrifugation method(離心裝置,該裝置的使用以及離心方法)”的共同未決專利申請(qǐng)中公開(kāi)的離心裝置的示例，該申請(qǐng)的內(nèi)容被結(jié)合在此，作為參考?？梢允褂妹绹?guó)專利No. 4，814，282 (Holen等人)中公開(kāi)的離心裝置的另ー示例，該專利的內(nèi)容被結(jié)合在此，作為參考。在離心裝置中，盒10可以繞遠(yuǎn)端的垂直軸線24旋轉(zhuǎn)，以用于使盒10和盒10內(nèi)的任何樣品和試劑經(jīng)受離心力。此外，盒10還可繞與盒相交的垂直軸線26旋轉(zhuǎn)，以便改變盒相對(duì)于離心カ的定向。其可以表示為ニ維離心分離。在離心カ下處理和分析樣品的方法的示例中，樣品28首先經(jīng)由入口裝置20提供到第一腔18內(nèi)。樣品28可以是例如血液樣品，并且通常為大約10 μ L(微升)，但在原則范圍內(nèi)可以從零點(diǎn)幾微升到幾暈升(mL)。盒隨后經(jīng)受離心力30，離心カ30通常在100XG與2000 XG之間(其中G是地球表面的重力)。離心カ30沿與第一腔18 (第一腔18是垂直于離心力30的細(xì)長(zhǎng)形)大致垂直的方向上作用，如從圖Ia的視圖所看到。在該步驟中，血液樣品28中的血漿32從更重 的血細(xì)胞34中分離，血漿具有比血液樣品26中的血細(xì)胞34更低的密度。隨后，在繞軸線24旋轉(zhuǎn)時(shí)，盒10還繞內(nèi)軸線26旋轉(zhuǎn)，使得離心カ相對(duì)于盒的微通道和腔的方向發(fā)生改變。作用于盒的離心カ的“新的”方向由36表示并且示意在圖Ib中。隨著盒如此地旋轉(zhuǎn)，樣品從較深的第一腔18傳遞到較淺的第二腔22。此外，第二腔22在“新的”離心カ36的方向上比第一腔在之前離心カ30的方向上延伸的更加細(xì)長(zhǎng)。即，第二腔22的長(zhǎng)度L22大于第一腔18的寬度W18。在較淺的第二腔22內(nèi)，在經(jīng)受離心力36作用的同時(shí)，分離的樣本在離心カ的方向上變得更加分散開(kāi)。其便于通過(guò)進(jìn)ー步使盒10繞內(nèi)軸線26旋轉(zhuǎn)來(lái)移除血漿32，也如圖Ib中所示，并且降低了分離的總時(shí)間。分離出的血漿32可隨后在盒10的其它部分內(nèi)進(jìn)行進(jìn)一歩的處理或分析或測(cè)試。盒10可進(jìn)ー步包括V形或U形微通道38，例如參見(jiàn)圖lc。該通道可具有多種形狀。為了獲得精確計(jì)量，應(yīng)該在兩個(gè)相互連接的管38a、38b之間限定微流體回路，液體在微流體回路之間由于離心分離將達(dá)到平衡(達(dá)到同一水平)。U形(V形)微通道38通常位于與面12和14平行的平面內(nèi)，例如平面P。U形微通道38通常是約50到200 μ m寬。U形微通道38可以在第二腔22后面布置，用于接收和計(jì)量例如來(lái)自第二腔22的血漿32，但其可以替代性地放置在盒10中的其它位置，用于其它測(cè)量目的。持續(xù)作用于U形微通道38內(nèi)的液體(例如血漿32)的離心カ可以調(diào)整為在任何時(shí)刻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)微通道38的毛細(xì)作用力。對(duì)于100 μ m寬的U形微通道38，用于超過(guò)毛細(xì)作用力的離心カ通常將是大約100XG。當(dāng)超過(guò)表面張カ和毛細(xì)作用力吋，U形的彎曲部分大致在離心カ的方向上指向，液體的彎月液面(meniscuses)40完全與作用于液體的離心カ41垂直。其在測(cè)量包含在盒內(nèi)的液體容積時(shí)將提高精確性。通過(guò)使盒相對(duì)于離心力進(jìn)ー步旋轉(zhuǎn)(即，繞內(nèi)軸線26)，可保持彎月液面40垂直于離心力，以允許液體準(zhǔn)確和可控地傾析(decanting)。類似盒10的樣品處理盒可進(jìn)ー步包括至少ー個(gè)收集器(trap)，用于保持較高密度流體微粒(通常是微粒和細(xì)胞)，而較低密度流體元素(液體和懸浮的微粒)將由較高密度元素取代，并且因此較低密度元素根據(jù)傾析的原理允許通過(guò)并且離開(kāi)收集器?？筛鶕?jù)涉及的流體元素的密度改變作用于盒的g力(離心力)以調(diào)整沉降。至少ー個(gè)收集器可用來(lái)離析和清洗如通常通過(guò)免疫聚合(immunoaggregation)(通常為乳膠免疫測(cè)定)獲得的集合體和/或建立如由用作固相以便俘獲(capturing)的官能化的微米顆?；蚣{米顆粒、或與化學(xué)或物理反應(yīng)相關(guān)的其它類型的表面組成的柱狀物。通過(guò)至少一個(gè)收集器，不再需要包含多孔屏障，該多孔屏障保留比液體的密度高的微粒。由于限制液體相對(duì)于作用在盒的離心カ的方向上的流動(dòng)的腔和通道的設(shè)計(jì)和微粒的密度，微?？蛇m合地分配在盒內(nèi)的任何位置，并且隨后可通過(guò)ニ維離心分離將懸浮液輸送到其中形成微粒“柱”或多孔塞的至少ー個(gè)收集器中。比多孔柱/塞的微粒的密度低的液體可隨后通過(guò)ニ維離心作用被強(qiáng)制快速地一次或多次通過(guò)多孔柱/塞。所提供的這些微粒攜帶以化學(xué)方式的官能基團(tuán)，例如是正電基團(tuán)或負(fù)電基團(tuán)、極性基團(tuán)、疏水基團(tuán)或化學(xué)基團(tuán)，化學(xué)基團(tuán)具有其它類型的化學(xué)特性或機(jī)能，它們可與流體內(nèi)的分子、固定化的生物分子互相作用，通常是酶或諸如單克隆抗體或單克隆抗體的碎片之類的生物特異性俘獲分子、鏈霉親和素、單鏈核酸(nucleic acid)(N. A.)碎片/探針或其它受體分子、附屬酶底物、抗原、抗原決定基、攜帯分 子的抗生物素蛋白、核酸單鏈或溶液中的配合基被迫與固定化受體分子相互作用。 通過(guò)這種方式，可獲得對(duì)于全部類型的配合基分子的微粒非?？烨曳浅Ｓ行У南嗷プ饔靡约胺@，以及低密度液體從高密度的微粒中非常有效的分離，如通常在清洗過(guò)程利用的。其通常將適于通過(guò)離心力的方向仔細(xì)地控制其中流體隨時(shí)流動(dòng)的層析過(guò)程。根據(jù)關(guān)于圖I所述描述的傾析，這些類型的收集器設(shè)計(jì)還改進(jìn)和簡(jiǎn)化了不同密度的微粒和/或液體的非常精確的分離。在圖3a_3c中示意了收集器的示例并且由42表示。收集器42包括入口室44、中間U形通道46、出口室48、入口室44與中間通道46的一個(gè)端部52之間的第一雙通道分離器50和中間通道46的相對(duì)端部56與出ロ室48之間的第二雙通道分離器54。收集器42通常布置成位于盒10的與面12和14平行的平面內(nèi)，例如平面P。在運(yùn)行或使用過(guò)程中，盒內(nèi)的收集器42首先受到離心力58的影響，如圖3a中圖不。包括到達(dá)入口室44的微粒62和液體60的懸浮液由于離心力58分散開(kāi)遍布收集器42。懸浮液的微粒62由于比周圍的液體60的密度高將開(kāi)始沉積在U形通道46內(nèi)，并且離心力58將最終完成將微粒62包裝成多孔塞或柱，如圖3b所示。如圖3b中的彎曲箭頭所指示，傾斜收集器42(例如，通過(guò)使盒繞內(nèi)軸線旋轉(zhuǎn)而同時(shí)繞外軸線旋轉(zhuǎn))，將有效地使液體60沖洗通過(guò)由微粒62形成的柱。液體60和微粒62可根據(jù)當(dāng)前的離心カ在任何時(shí)候移動(dòng)，但是比液體60的密度高的微粒62將占據(jù)收集器42的最遠(yuǎn)離離心中心的部分，進(jìn)ー步如圖3c和圖3d中所示。如可在圖3c和圖3d中看出的，雙通道分離器50和54中的每ー個(gè)均具有帶銳角(< 90° )的彎曲部64，用于收集微粒62，而液體60可通過(guò)。重復(fù)控制地傾斜盒(因此收集器42)可將微粒62保持在收集器42內(nèi)，而液體60來(lái)回地流過(guò)由微粒62形成的塞或柱，促使液體60中的分子與微粒62的表面分子相互作用。其允許在多種受體配合基系統(tǒng)中的有效相互作用以及有效的清洗。除了圍繞微粒62的小部分(孔隙體積)之外，液體60的大部分可從微粒62分離出，并且經(jīng)由出口室48的輸出離開(kāi)收集器42，如圖3e中所示。收集器的另ー示例在圖4中被示意出并且由66表示。收集器66包括腎形的回路通道68，回路通道68具有在其凹入部分處的入口 70和出口 72。收集器66通常布置成位于盒10的與面12和14平行的平面(例如平面P)內(nèi)，并且收集器66的功能與圖3a-3e中所示的收集器42的功能類似。可根據(jù)包含在測(cè)定中的材料和過(guò)程來(lái)設(shè)計(jì)圖3和圖4中的設(shè)計(jì)的組合及其變形。類似盒10的樣品處理盒可進(jìn)ー步包括具有至少ー個(gè)附加通道和/或腔的ー個(gè)或更多個(gè)上覆層和/或底層。換言之，盒可包括在與之前提及的通道和腔的組平行的平面內(nèi)橫向延伸的一個(gè)或更多個(gè)通道和腔。這樣的盒的示例在圖5中示意性地圖示，并且在圖8-10中示出另外的示例。圖5中的盒包括水平面或?qū)?4，水平面或?qū)?4具有包括腔76的多個(gè)腔和通道。層74中的多個(gè)腔或通道例如可以是上述的第一和第二腔、U形微通道等。在圖5中，盒還包括具有腔80的上覆層78。上覆層78放置在層74上方。上覆層78中的腔80與層74中的腔76通過(guò)層間通道82流體連通。層間通道82可在腔80和腔76之間傾斜或?qū)堑匮由?。通過(guò)在盒中適當(dāng)?shù)夭贾们?6、80和層間通道82，類似液體的流體物質(zhì)和懸浮液可隨著作用于盒中的流體物質(zhì)的離心力的方向的改變(例如，使盒繞內(nèi)軸 線旋轉(zhuǎn)的同時(shí)繞外軸線旋轉(zhuǎn))經(jīng)由層間通道82在腔76和80之間有效地傳遞。在將來(lái)自下腔76的液體輸送到腔80的情況下，通常作用于盒的大約IOXG到大約1000XG的離心力將大到足以超過(guò)當(dāng)液體從腔76向上運(yùn)動(dòng)到腔80的重力。替代上覆層78或作為對(duì)上覆層78的補(bǔ)充，盒可以包括一個(gè)或更多個(gè)底層84。底層84可類似于上覆層78，但其定位在層74的與上覆層76相比的相反ー側(cè)上，如圖5中所
/Jn ο因此，通過(guò)允許液體或流體元素通過(guò)上覆層或底層78、84可以實(shí)現(xiàn)三維空間內(nèi)的處理或測(cè)試或分析。當(dāng)元素已經(jīng)到達(dá)上覆層或底層時(shí)，元素可根據(jù)在平面處的微通道和腔設(shè)計(jì)、通過(guò)使盒相對(duì)于離心力旋轉(zhuǎn)來(lái)被處理和橫向地傳遞，直到該元素可傳遞回到初始平面或回到又一平面內(nèi)。液體可在多個(gè)層之間來(lái)回地運(yùn)動(dòng)，從而允許在緊湊裝置內(nèi)的増加的功能，即，不用必須擴(kuò)大板狀盒的面積。通常的吸收材料，例如吸收墊可放置在盒的另一平面內(nèi)，用于浸潰和俘獲任何過(guò)量的液體或殘余物。同樣，過(guò)濾器或多孔膜可放置在從ー層到另ー層的通道處，例如層間通道82，用于微粒的過(guò)濾或化學(xué)反應(yīng)或特定分子的俘獲。該類型的多孔過(guò)濾器可用干與吸收材料直接結(jié)合或與在盒的底層或上覆層內(nèi)延伸的新的腔或通道共同使用。這種過(guò)濾器或多孔膜的示例如在圖Ia中示出并且由85表示。圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的另ー樣品處理盒的一部分的俯視圖。圖6中示意的盒被設(shè)計(jì)用于在ニ維離心系統(tǒng)內(nèi)從全血樣品的細(xì)胞分離兩種確定的血漿試樣，該ニ維離心系統(tǒng)既使用了從垂直于g_力(離心力)延伸的深通道向沿第二離心カ位置徑向延伸的淺通道系統(tǒng)的傳送，也使用了作為用于保持較高密度細(xì)胞(微粒)的收集器同時(shí)比該細(xì)胞的密度低的血漿部分允許通過(guò)的這種淺通道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這ー過(guò)程可以通過(guò)如在申請(qǐng)人的發(fā)明名稱為“Centrifugation apparatus, use of such an apparatus，anacentrifugation,and centrifugation method(離心裝置、該離心裝置的使用、離心分離和離心分離方法)”的共同未決的專利申請(qǐng)中公開(kāi)的相機(jī)-閃光燈系統(tǒng)來(lái)監(jiān)測(cè)和控制。淺通道系統(tǒng)進(jìn)ー步連接到液體分離系統(tǒng)，其允許每部分(分別是a和b)単獨(dú)的精確計(jì)量。特別地，圖6的盒包括用于全血的入ロ 20和布置在深的(第一)腔18的一端處的殘余物出口 86。深的腔18用來(lái)從經(jīng)由入口 20提供的全血樣本的血細(xì)胞中分離血漿，其本身已如上所述。在深的腔18的另一端處，連接有淺的通道系統(tǒng)22’，用于根據(jù)它們的密度來(lái)收集液體元素(細(xì)胞/微粒)。淺的通道系統(tǒng)22’總的來(lái)說(shuō)沿離心力34的方向延伸并且是上述第二腔22的變型。淺的通道系統(tǒng)22’包括入口通道88，其在一端與深的腔18流體連通并且在另一端連接到淺的通道系統(tǒng)22’的帶有銳角的回路通道90。淺的通道系統(tǒng)22’還包括出ロ通道92，其也連接回路通道90但以如圖6中所示的Y形連接。圖6的盒還包括第二入口 94、用于過(guò)量血漿的第二殘余物出ロ 96以及用于分離和計(jì)量離析的部分(例如血漿)的系統(tǒng)98，第二入口 94用于沖洗回路通道的測(cè)定緩沖液，確保計(jì)量的樣本部分完全從計(jì)量回路傳遞到任何后續(xù)的反應(yīng)室(例如，試管、微粒柱或過(guò)濾器)。所述系統(tǒng)98可包括相互緊挨著布置的兩個(gè)U形微通道38a、38b，每個(gè)微通道用于血衆(zhòng)的ー個(gè)部分a和ー個(gè)部分b。U形微通道38a、38b可以形成和操作為上述的U形微通道38，從而計(jì)量通過(guò)盒相對(duì)于離心力的定向確定的完全相同或不同的但精確的液體容積。血漿的分離部分可經(jīng)受相同的試劑或不同類型的試劑，該不同類型的試劑允許或平行進(jìn)行相同的測(cè)定、分析物的不同敏感范圍或不同的分析。 通過(guò)在定義的步驟中隨后來(lái)回地改變圖6的盒相對(duì)于離心カ的定向，可以實(shí)現(xiàn)分開(kāi)、收集、分離、溶解干試劑、混合和測(cè)量盒內(nèi)的樣本或其它材料。圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的又一祥品處理盒的俯視圖。圖7中示意的盒包括用于從全血樣品的血細(xì)胞中分離例如血漿的分離腔。分離腔包括深的區(qū)域18和淺的區(qū)域22”。深的區(qū)域18類似于上述的第一腔18，淺的區(qū)域22”是上述第二腔22的變型。分離腔在其一端與入口或腔20’流體連通，用于在離心分離時(shí)從外部樣品分配裝置108接收樣品(例如，全血樣品)。分離腔可在其上述端部還與開(kāi)ロ或通道82’流體連通，開(kāi)ロ或通道82’允許液體進(jìn)入到底部或上覆的流體系統(tǒng)，它們本身已如上所述。在分離腔的另一端處，分離腔與U形微通道38流體連通，用于計(jì)量目的，其本身也如上所述的。如所示意的，圖7的盒還可包括腔和通道的系統(tǒng)100，用于分離緩沖液；以及通道和腔的系統(tǒng)12，用于保持根據(jù)編程順序?qū)⒈蝗芙獠⑴c緩沖液混合以及被處理的干試劑。同樣，圖7的盒還可包括收集器104。收集器104適于保持較高密度的流體微粒而同時(shí)允許較低密度的液體元素通過(guò)，并且其可以分別類似于圖3a-3e和圖4中的收集器42和46。收集器104的ー個(gè)入口通過(guò)腔106連接到通道系統(tǒng)，該通道系統(tǒng)供應(yīng)來(lái)自U形微通道38的計(jì)量的樣品以及來(lái)自系統(tǒng)102的試劑。收集器104的另一端與出ロ 82”流體連通，出口 82”通常是盒的另一平面中的廢料室或廢料墊。通過(guò)使圖7的盒經(jīng)受離心カ的作用并且隨后適當(dāng)?shù)馗淖兒邢鄬?duì)于離心カ的定向，可順序地和/或部分并行地實(shí)現(xiàn)盒內(nèi)的樣品或其它材料的輸送、分開(kāi)、分離、沖洗、干試劑溶解、混合、收集、洗滌、測(cè)量等。樣品分配裝置108可以速配到盒上。樣品分配裝置包括腔110，用于抽取樣品(通常是通過(guò)手指采血抽出的10 μ L的全血)以及緩沖液腔112，當(dāng)樣品分配裝置108附接到盒吋，該緩沖液腔112打開(kāi)。圖8-10示意了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的又一樣品處理盒。如圖8所示的并且進(jìn)一歩的細(xì)節(jié)關(guān)于圖9和圖10描述，盒可以包括中間多孔物料。多孔物料可通常是過(guò)濾器或多孔膜，通過(guò)隨著樣品和試劑沖洗通過(guò)多孔物料而發(fā)生的任意順序的反應(yīng)，在過(guò)濾器或多孔膜上產(chǎn)生有色的、熒光的或其它類型的光學(xué)活性復(fù)合物。為了通過(guò)放置在旋轉(zhuǎn)的盒的上方或下方的光學(xué)傳感器(即，數(shù)字?jǐn)z像機(jī))來(lái)觀察有色表面，多孔膜的主要表面應(yīng)優(yōu)選地位于保持盒的旋轉(zhuǎn)盤(pán)(未示出)的平面內(nèi)。如圖8-10中示意的這種設(shè)計(jì)將允許液體垂直于離心カ通過(guò)平行于旋轉(zhuǎn)盤(pán)的平面布置的多孔膜85的整個(gè)區(qū)域。在離心カ下的液體將從混合腔106’流過(guò)(入口)通道80進(jìn)入到層間通道82。液體隨后將在其能進(jìn)ー步流到盒的底層內(nèi)的(出口)通道76之前填滿層間通道82。隨后，通過(guò)改變盒相對(duì)于作用的離心カ的定向，液體將流到細(xì)長(zhǎng)形通道76中的腔107內(nèi)。液體可通過(guò)反復(fù)地改變盒相對(duì)于離心力的定向來(lái)回地在腔106’和107之間沖洗通過(guò)層間通路82內(nèi)的多孔膜85。此外，液體可直接通向廢料腔，通常是吸收墊，或被允許流過(guò)用于通過(guò)通道80’進(jìn)ー步處理的另ー層間通道82，，，。
在下文中，通過(guò)圖8中示出的設(shè)計(jì)的示例示意本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)。盒將優(yōu)選地與根據(jù)申請(qǐng)人的發(fā)明名稱為“Centrifugation apparatus use of such an apparatusand centrifugation method (離心裝置,該離心裝置的使用以及離心方法)”的共同未決專利申請(qǐng)的離心裝置結(jié)合使用，但盒還可以與根據(jù)美國(guó)專利No. 4，814，282 (Holen等人)的裝置結(jié)合使用。在該具體示例中，描述了用于基于流過(guò)分析系統(tǒng)的免疫膜來(lái)測(cè)量小的血液樣品內(nèi)的特定血漿蛋白(抗原)的量的盒。樣品分配裝置108用于通過(guò)手指采血抽取小容積的全血，手指采血利用了開(kāi)ロ腔Iio的毛細(xì)作用力。所抽取的全血的容積由腔110的容積來(lái)確定，但通常在O. I μ L到IOOyL之間，并且通常為10yL。精確的全血容積在程序的該階段可以不是至關(guān)重要的，因?yàn)楹械牧黧w設(shè)計(jì)和自動(dòng)的自旋和旋轉(zhuǎn)將在自動(dòng)分析化驗(yàn)的稍后步驟給出樣品的一個(gè)或更多個(gè)血漿部分的精確計(jì)量。操作者隨后將使樣品分配裝置108與盒10的核心元件結(jié)合，樣品分配裝置108與盒10的核心元件通過(guò)例如彈簧鎖或類似的適合系統(tǒng)保持在一起。盒可因此除了小的隱藏的通氣孔之外(未示出)，可以以優(yōu)選狀態(tài)被完全密封。在該結(jié)合時(shí)，保持液體試劑的腔112將例如通過(guò)切割箔打開(kāi)。包含液體試劑的腔112不一定是樣品分配裝置的一部分，而是可以放置在盒內(nèi)的任何位置，例如在上覆層或底層中。此外，盒或樣品分配裝置可保持具有不同液體和/或干試劑的ー些腔。在將樣品分配裝置108與盒10的核心元件結(jié)合后，由該裝置的操作者將盒放置在離心裝置中。除了保持盒的任何機(jī)構(gòu)在離心裝置中的適當(dāng)位置之外，在盒與該裝置之間無(wú)需任何接ロ，例如泵結(jié)合、閥控制器、電接觸插頭或其它類型的接ロ。離心裝置設(shè)計(jì)用于在通過(guò)該離心板的自旋使盒受到離心カ的影響之前，使處于被稱為0°的定義的第一定向的盒到離心裝置的主離心板上。離心裝置內(nèi)的裝置將通常在初始步驟過(guò)程中讀取盒上的條形碼或類似物，條形碼或類似物將識(shí)別該盒并且選取用于在隨后過(guò)程中通過(guò)該裝置自動(dòng)執(zhí)行離心自旋和盒旋轉(zhuǎn)的適當(dāng)程序。在使處于如圖8所示的離心カ30 = 0°的定向的盒10自旋(通常是40Hz)時(shí)，腔112的液體緩沖液試劑將通過(guò)離心力移動(dòng)到腔100內(nèi)，并且進(jìn)一步在腔100、105和107之間分離，同時(shí)全血樣品將經(jīng)由入口裝置20移動(dòng)到第一腔18內(nèi)。全血樣品將由于離心力(通常是500XG)被迫在腔18的與離心軸線相距最遠(yuǎn)的部分內(nèi)分散開(kāi)。隨著腔18(細(xì)長(zhǎng)形的并且深的)沿著與離心カ垂直的平面延伸，血液樣品將靠近腔的邊緣(底部)19以薄層分散開(kāi)。血液樣品內(nèi)的血細(xì)胞將由于比血漿的密度大而移動(dòng)到與離心軸線相距最遠(yuǎn)的區(qū)域并且占據(jù)最靠近壁19的區(qū)域，從而建立更靠近離心軸線的、薄的但不同的血漿層。從血細(xì)胞分離的血漿薄層依據(jù)離心板的半徑和離心分離機(jī)的速度通常在20到120秒內(nèi)建立。當(dāng)使圖8中所示的盒順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(< 56° )時(shí)，血漿和血細(xì)胞將以兩個(gè)不同的層移動(dòng)到第二腔22內(nèi)。在該第二腔22中，維持血漿與血細(xì)胞的分離，第二腔22在離心カ的方向上延伸得多，但在垂直于離心力的平面內(nèi)比第一腔18淺和窄。其意味著從血漿表面到血細(xì)胞的距離大致大于在之前的腔18內(nèi)的距離。通過(guò)使盒進(jìn)ー步順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到56° ,部分無(wú)細(xì)胞血衆(zhòng)(cell free plasma)將流到計(jì)量腔38內(nèi)。在該旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于離心力，腔100、105和107內(nèi)的液體試劑將分別流到腔102、103和101內(nèi)。液體試劑可在這些腔中的ー個(gè)內(nèi)溶解干試劑。在通過(guò)示例描述的特定免疫測(cè)定中，腔102將包含干的和凍干的標(biāo)記單克隆抗體，單克隆抗體具體到靶抗原?？贵w標(biāo)記通常是強(qiáng)的染料，例如是膠體金、熒光基團(tuán)、酶或適合檢測(cè)的任意其它標(biāo)記。用于其余分析的離心自旋可降低到比在從血細(xì)胞中分離血漿所使用的速度低的速度(通常是IOHz)。隨后使圖8的盒逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)83°。血漿的限定的計(jì)量部分收集在腔38內(nèi)。腔22內(nèi)的過(guò)量血漿和血細(xì)胞將流動(dòng)通過(guò)腔18和層間通道82’并且進(jìn)ー步流到吸收墊87內(nèi)，該吸收墊可位于盒的底層84上。同時(shí)腔101的液體試劑的部分將流到腔109內(nèi)。隨后使盒順時(shí)針旋轉(zhuǎn)60°，允許腔109內(nèi)的液體流到腔22內(nèi)，而同時(shí)腔38、101、102和103內(nèi)的其它液體將保留在它們各自的腔內(nèi)。在使盒逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)60°時(shí)，腔22內(nèi)的液體將從該腔流到吸收墊87內(nèi)，從而沖洗用于血液樣品的殘余物的腔22和18。隨后，使盒順時(shí)針旋轉(zhuǎn)108°，由此使腔101內(nèi)的血漿和液體流動(dòng)通過(guò)通道38進(jìn)入腔106’內(nèi)。隨后使盒來(lái)回地傾斜，允許血漿和隨后的稀釋液體沖洗過(guò)腔106’內(nèi)的高處，從而混合血漿和稀釋液體，同時(shí)腔102和103內(nèi)的液體試劑仍保留在它們各自的腔內(nèi)。通過(guò)適當(dāng)?shù)哪鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn)，稀釋的血漿被允許流到包含多孔物料85的層間通道82內(nèi)，多孔物料85通常是抗體包被的多孔膜。在下一次順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，稀釋的血漿被迫沖洗通過(guò)根據(jù)前述圖9說(shuō)明的膜85。多孔膜上的固定化的抗體將特別俘獲它們各自的抗原，而同時(shí)稀釋樣品內(nèi)的所有其它分子將保持被溶解。盒的進(jìn)一歩順時(shí)針旋轉(zhuǎn)將使稀釋的樣品的全部液體移動(dòng)到底層腔76并且最終進(jìn)入層間通道82’。在該順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，在腔102內(nèi)包含標(biāo)記抗原的特定抗體的液體試劑將流到腔106’內(nèi)，而同時(shí)腔103內(nèi)的液體將保留在腔103內(nèi)。隨后重復(fù)用于使液體從腔106’沖洗通過(guò)多孔膜85進(jìn)ー步進(jìn)入到底層腔76內(nèi)的如所述的旋轉(zhuǎn)順序。在多孔膜上俘獲的任何抗原分子隨后將結(jié)合對(duì)應(yīng)的標(biāo)記抗體。同時(shí)，耗盡稀釋血漿的抗原已流動(dòng)通過(guò)通道80’和層間通道82”進(jìn)入到吸收墊87內(nèi)。盒于是沿順時(shí)針?lè)较蛏踔粮M(jìn)ー步旋轉(zhuǎn)，使得腔103的液體流到腔106’內(nèi)。隨后，第三次重復(fù)用于使液體從腔106’沖洗通過(guò)多孔膜85進(jìn)ー步進(jìn)入到底層腔76內(nèi)的如所述的相同旋轉(zhuǎn)順序。洗滌液體因此將從多孔膜中移除非特定的結(jié)合的標(biāo)記抗體。最終所有的液體試劑將最后到了吸收墊87。在多孔膜上俘獲的標(biāo)記抗體隨后可通過(guò)光學(xué)裝置或其它裝置測(cè)量。通常，利用金膠體標(biāo)記的抗體將在該膜上引起紅的顏色，而利用熒光基團(tuán)標(biāo)記的抗體將根據(jù)發(fā)光激勵(lì)發(fā)射出熒光。盡管所描述的測(cè)定順序包括許多步驟，但是這種反應(yīng)的順序可以是本發(fā)明在幾分、鐘內(nèi)、通常在兩到五分鐘內(nèi)執(zhí)行的結(jié)果。如在圖8-10中描述的特定的盒的設(shè)計(jì)是用來(lái)論證本發(fā)明在應(yīng)用到通過(guò)免疫膜血漿蛋白流過(guò)測(cè)定來(lái)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明給出了在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中的附加價(jià)值以及甚至在外層空間中的功能?？梢允褂脕?lái)自有機(jī)或無(wú)機(jī)材料、病毒、細(xì)菌、真菌或真核生物物種、組織和體液中的任意類型的多種樣品。所測(cè)量的參數(shù)可以是包括低分子量和高分子量的材料、蛋白質(zhì)、脂肪、營(yíng)養(yǎng)素、核酸、細(xì)胞、病毒、細(xì)菌等的無(wú)機(jī)、有機(jī)或生物材料的任意類型。多種試劑和測(cè)定順序包括各種免疫化學(xué)測(cè)定、核酸提取、浄化和擴(kuò)增測(cè)定、酶測(cè)定以及可以通過(guò)利用結(jié)合了圖I到10中描述的流體元素的改型的本發(fā)明快速且高效地完成的其它測(cè)定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明決不局限于上述的優(yōu)選實(shí)施方式。相反，可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出許多改型或改變。另外，在本申請(qǐng)中描述的不同特征可以被單獨(dú)地或結(jié)合體現(xiàn)，其要視情況而定。 為此，設(shè)想了一種樣品處理盒(用于在至少兩個(gè)方向作用的離心カ下實(shí)現(xiàn)處理)，該盒包括具有至少ー個(gè)附加腔的上覆層或底層，樣品或源自樣品的材料可以移動(dòng)到至少ー個(gè)附加腔(但不必須是較深的第一腔和較淺的第二腔或任意的微粒收集器或U形微通道)。還設(shè)想了一種樣品處理盒(用于在至少兩個(gè)方向作用的離心カ下實(shí)現(xiàn)處理)，該盒包括一個(gè)或更多個(gè)大致U形微通道，用于計(jì)量樣品和/或試劑或源自其的材料(但不必須是較深的第一腔和較淺的第二腔或任意的上覆層/底層)。還設(shè)想了一種樣品處理盒(用于在至少兩個(gè)方向作用的離心カ下實(shí)現(xiàn)處理)，該盒包括至少ー個(gè)收集器，該收集器適于阻止較高密度的流體微粒但讓較低密度的流體微粒通過(guò)(但不必須是較深的第一腔和較淺的第二腔或任意的上覆層/底層或U形微通道)。還設(shè)想了一種樣品處理盒(用于在至少兩個(gè)方向作用的離心カ下實(shí)現(xiàn)處理)，該盒包括布置在該盒的腔或通道(例如，層間通道)內(nèi)的至少ー個(gè)多孔物料単元，使得可以通過(guò)改變?cè)摵邢鄬?duì)于離心力的定向使其它材料通過(guò)多孔物料。該至少ー個(gè)多孔物料単元可以是過(guò)濾器、多孔膜、傳感器、反應(yīng)器或促動(dòng)器，它們可攜帶適于允許溶液中的分子與該多孔物料的表面上的固定的反應(yīng)基團(tuán)之間廣泛相互作用的功能基團(tuán)。
權(quán)利要求
1.一種樣品處理盒(10)，所述樣品處理盒用于當(dāng)盒相對(duì)于離心力的定向改變時(shí)在沿至少兩個(gè)方向作用的離心力下實(shí)現(xiàn)處理，所述盒包括 第一腔(18)，所述第一腔(18)適于容納樣品；以及 第二腔(22)，所述第二腔(22)與所述第一腔流體連通， 其中，所述第一腔和第二腔布置為使得在作用于所述盒的離心力從第一方向(30)改變到第二方向(36)時(shí)，所述第一腔中的所述樣品從所述第一腔移動(dòng)到所述第二腔， 所述第一腔垂直于沿所述第一方向作用的離心力在所述盒的平面(P)內(nèi)是細(xì)長(zhǎng)形的，以及 所述第二腔比所述第一腔淺，并且所述第二腔在所述沿第二方向作用的離心力的方向上的延伸比所述第一腔在所述沿第一方向作用的離心力的方向上的延伸多。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的盒，其中，在所述平面內(nèi)或在與所述平面平行的平面內(nèi)，所述第二腔垂直于沿所述第二方向作用的所述離心力的延伸比所述第一腔垂直于沿所述第一方向作用的所述離心力的延伸少。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的盒，還包括具有至少一個(gè)附加腔和/或通道的底層(84)和上覆層(78)中的至少一個(gè)，所述樣品或源自所述樣品的材料可以移動(dòng)到所述至少一個(gè)附加腔和/或通道。
4.根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的盒，還包括用于計(jì)量所述樣品或源自所述樣品的材料的大致V形或U形的微通道(38)。
5.根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的盒，還包括適于阻止較高密度流體微粒、但適于使較低密度液體和/或流體微粒通過(guò)的至少一個(gè)收集器(42、66)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的盒，其中，所述收集器包括入口室(44)、中間U形通道(46)、出口室(48)、在所述入口室與所述中間通道的一端之間的第一雙通道分離器(50)以及在所述中間通道的相對(duì)端與所述出口室之間的第二雙通道分離器(54)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的盒，其中，所述收集器包括腎形回路(68)，所述腎形回路(68)在其凹入部分處具有入口(70)和出口(72)。
8.根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的盒，其中，所述第一腔在所述盒的平面內(nèi)是細(xì)長(zhǎng)形的并且具有垂直于所述平面的深度，所述第二腔具有比所述第一腔小的深度，并且所述第二腔在所述平面內(nèi)沿不同方向延伸并且延伸比所述第一腔的寬度大的量。
9.根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的盒，其中，所述第二腔構(gòu)造為通道系統(tǒng)。
10.根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的盒，還包括布置在所述盒的腔或通道內(nèi)的至少一個(gè)多孔物料，使得通過(guò)改變所述盒相對(duì)于所述離心力的定向其它材料能夠通過(guò)所述多孔物料。
11.根據(jù)權(quán)利要求3和10所述的盒，其中，所述多孔物料(85)布置在通向所述上覆層和/或底層的層間通道(82)內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的盒，其中，通向所述層間通道(82)的入口(80)設(shè)置在所述層間通道(82)的位于所述盒的一個(gè)層(74)中的一個(gè)端部處，所述入口布置在與來(lái)自所述層間通道(82)的出口(76)大致相同的方向上，所述出口設(shè)置在所述層間通道(82)的位于所述盒的另一層(84)中的另一端部處。
13.一種在離心力下處理和/或分析樣品的方法，所述方法包括提供所述樣品到根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求的樣品處理盒(10)的所述第一腔(18)中； 使所述盒經(jīng)受沿第一方向(30)作用的離心力；以及 使所述離心力從所述第一方向改變到第二方向(36)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，通過(guò)使所述盒繞外部軸線(24)旋轉(zhuǎn)使所述盒經(jīng)受所述離心力，以及通過(guò)使所述盒繞所述盒內(nèi)的軸線(26)旋轉(zhuǎn)改變所述離心力的方向。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14的方法，當(dāng)引用權(quán)利要求4時(shí)，其中，所述盒經(jīng)受超過(guò)所述V形或U形微通道(38)的毛細(xì)作用力的離心力。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述樣品或源自所述樣品的材料允許進(jìn)入通道和腔的系統(tǒng)，所述通道和腔在下述平面內(nèi)橫向延伸，所述平面是所述盒的與包括所述第一腔和所述第二腔的腔和通道的第一系統(tǒng)平行的平面。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16中的任一項(xiàng)所述的方法，當(dāng)引用權(quán)利要求10、11或12時(shí)，還包括改變所述盒相對(duì)于所述離心力的方向，使得所述其它材料通過(guò)所述多孔物料。
18.一種樣品處理盒(10)，所述樣品處理盒用于在沿至少兩個(gè)方向作用的離心力下實(shí)現(xiàn)處理，所述盒包括 第一腔(18)，所述第一腔(18)適于容納樣品；以及 第二腔(22)或通道系統(tǒng)，所述第二腔(22)或通道系統(tǒng)與所述第一腔流體連通， 其中，所述第一腔在所述盒的平面內(nèi)是細(xì)長(zhǎng)形的并且具有垂直于所述平面的深度，所述第二腔或通道系統(tǒng)具有比所述第一腔小的深度，并且所述第二腔或通道系統(tǒng)在所述平面內(nèi)或在平行于所述平面的平面內(nèi)沿不同方向延伸并且延伸比所述第一腔的寬度大的量。
全文摘要
本發(fā)明涉及樣品處理盒(10)，用于當(dāng)盒相對(duì)于離心力的定向改變時(shí)在沿至少兩個(gè)方向作用的離心力下實(shí)現(xiàn)處理，盒包括第一腔(18)，其適于容納樣品；以及第二腔(22)，其與第一腔流體連通，其中，第一和第二腔布置為使得第一腔內(nèi)的樣品在作用于盒的離心力從第一方向(30)改變到第二方向(36)時(shí)從第一腔移動(dòng)到第二腔，第一腔是垂直于沿第一方向作用的離心力的細(xì)長(zhǎng)形，第二腔比第一腔淺并且在沿第二方向作用的離心力的方向上的延伸比第一腔在沿第一方向作用的離心力的方向上的延伸多。本發(fā)明還涉及在離心力下處理和/或分析樣品的方法。
文檔編號(hào)B01L3/00GK102695561SQ201080060207
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者斯蒂格·莫藤·博爾奇 申請(qǐng)人:斯蒂夫特爾森·辛特夫公司