專利名稱：流體裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
可使用許多類型的測試裝置來偵測化合物的存在或分析生化反應(yīng)。舉
例而言，可使用沿長度方向具有一或多個(gè)測試線的橫向流薄膜(Lateral flow membrane)來^U亍才黃向；荒檢定(Lateral Flow Assays)。具有;容解的；式劑的流體 通過電滲透(Electro osmosis)自薄膜的一端行進(jìn)至測試線。讀取者偵測測試 線處是否發(fā)生反應(yīng)，其指示試劑中存在或并不存在某些粒子。作為另一實(shí) 例，可使用具有一組微毛細(xì)管的裝置來控制免疫檢定處理中的流體流動。 試劑定位于沿微毛細(xì)管的長度的多個(gè)位置處，使得當(dāng)流體歸因于毛細(xì)管力 在微毛細(xì)管中流動時(shí)，流體與試劑相接觸。讀取者監(jiān)控試劑位于的位點(diǎn)以 判定是否已發(fā)生反應(yīng)。作為又一實(shí)例，通過控制流經(jīng)多個(gè)通道以及腔室的 流體流動，可使用微流體芯片來執(zhí)行檢定?？膳c提供用以驅(qū)動流體的驅(qū)動 力的外部電源及/或泵一起使用微流體芯片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種用于執(zhí)行檢定的流體裝置，包括諸如真空泵、氣體泵、 "斷開式打開閥(Broken open valves)"以及"自關(guān)閉閥(self-close valves)"的控 制組件，其用于控制流體裝置中的流體流動。
在本發(fā)明所提出的用于執(zhí)行檢定的流體裝置，可使用真空泵來沿特定 方向牽引通道中的流體，且可使用氣體泵來沿特定方向推動通道中的流體。
在本發(fā)明所提出的用于執(zhí)行檢定的流體裝置，可使用斷開式打開閥來 連接由使用者控制的兩個(gè)獨(dú)立區(qū)域，且可使用自關(guān)閉閥來在流體經(jīng)過后自 動密封通道。
在本發(fā)明所提出的用于執(zhí)行檢定的流體裝置，真空泵、氣體泵、斷開 式打開閥以及自關(guān)閉間可制造成體積甚小的元件，使得流體裝置可制造為
體積甚小且可攜帶的裝置。
本發(fā)明提供 一種控制流體的方法，用以控制流體在通道中流動。此方 法包括斷開第 一 容器以于通道中產(chǎn)生壓力差，使得流體于所述通道中移動， 而第一容器由脆性材料制成。此第一容器(a)界定第一容器內(nèi)的空間，空 間具有不同于第一容器外部的氣體壓力的氣體壓力，或(b)包括一第一材
料，此第一材料在第一容器斷開前與一第二材料相分離，而第一材料以及 第二材料經(jīng)選擇以使得在第 一 材料與第二材料相互作用后立即產(chǎn)生氣體。
本發(fā)明提供一種流體裝置，包含通道以及第一容器。在第一容器中， 當(dāng)?shù)谝蝗萜鲾嚅_時(shí)，第一容器于通道中產(chǎn)生壓力差。而第一容器由脆性材
料制成。而此第一容器(a)界定第一容器內(nèi)的空間，此空間具有不同于第 一容器外部的氣體壓力的氣體壓力，或(b)包括一第一材料，此第一材料 在第一容器斷開前與一第二材料相分離，此第一材料以及第二材料經(jīng)選擇 以使得第 一材料與第二材料相互作用后立即產(chǎn)生氣體。
本發(fā)明提供一種流體裝置，包含界定第一區(qū)域的第一材料以及界定第 二區(qū)域的第二材料，此第二區(qū)域與第一區(qū)域相分離。而更包括連接器耦接 于第 一 區(qū)域與第二區(qū)域之間，此連接器包含脆性材料且具有開放端以及閉 合端。此開放端安置于第二區(qū)域中，而閉合端安置于第一區(qū)域中。第一區(qū) 域通過連接器的閉合端與第二區(qū)域隔斷。連接器經(jīng)設(shè)定以使得當(dāng)所述連接 器的閉合端斷開時(shí)，連接器界定自第一區(qū)域至第二區(qū)域的通路。
本發(fā)明提供一種流體裝置，包含膨脹部分的通道，此膨脹部分具有大 于通道的相鄰部分的直徑，而更包括安置于膨脹部分中的材料。此材料具 有在吸附流體前并不阻斷流體的通路的體積。其中此材料吸附流體的部分 后體積立即膨脹以使得膨脹后材料阻斷額外流體經(jīng)過通道的通路。而此材 料包含超級吸附劑聚合物。
本發(fā)明提供一種流體裝置，包含含有第一流體的第一儲集器、含有第 二流體的第二儲集器、主通道、第一分支通道、第二分支通道、第一單次 使用泵以及第二單次使用泵。此第一分支通道耦接到第一儲集器至主通道。 而第二分支通道耦接到第二儲集器至主通道。此第一單次使用泵則當(dāng)?shù)谝?br> 單次使用泵中的容器斷開時(shí)，此第 一 單次使用泵產(chǎn)生壓力差以移動第 一 流 體以及第二流體中的一者或兩者。而當(dāng)?shù)诙未问褂帽弥械娜萜鲾嚅_時(shí)，
第二單次使用泵產(chǎn)生壓力差以移動第一流體以及第二流體中的一者或兩
者。
本發(fā)明提供一種控制流體的方法，包括提供多個(gè)吸管以使得能夠取樣 預(yù)定量的流體。而每一吸管包括通道，以及容器，此容器斷開時(shí)在通道中 產(chǎn)生壓力差，而此容器由脆性材料制成。此容器界定容器內(nèi)的空間，此空 間具有小于容器外部的氣體壓力的氣體壓力，其中斷開容器會于通道中產(chǎn) 生預(yù)定量的壓力差，以使得預(yù)定量的流體被吸取至通道中。
本發(fā)明提供一種控制流體的方法，包含使得流體能夠自第一區(qū)域流動 至第二區(qū)域，其中，此第一區(qū)域通過具有開放端以及閉合端的連接器耦接 至第二區(qū)域，而此開放端安置于第二區(qū)域中，而此閉合端安置于第一區(qū)域 中。此第一區(qū)域通過連接器的閉合端與第二區(qū)域隔斷，其中使得流體能夠 流動包含斷開連接器的閉合端，以形成經(jīng)過連接器自第一區(qū)域至第二區(qū)域 的通路。通過使用吸附流體后體積膨脹的材料，來吸附流經(jīng)連接器的流體 的部分，以及使用經(jīng)膨脹的材料來阻斷額外流體進(jìn)一步流經(jīng)連接器。
本發(fā)明提供一種控制流體的方法，包含使流體在通道中流動，而此通 道包括吸附流體的部分后體積立即膨脹的材料，使流體于通道中流動包括 使流體的第 一 部分流經(jīng)材料且使用所述材料來吸附流體的第二部分，從而 使得材料體積膨脹。而通過使用經(jīng)膨脹的材料來阻斷額外流體經(jīng)過通道的 通路。
本發(fā)明提供一種控制流體的方法，包含使流體經(jīng)過通道，此通道包括 第一自關(guān)閉閥以及第二自關(guān)閉閥。此第一自關(guān)閉閥與第二自關(guān)閉閥彼此間 隔開，每一自關(guān)閉閥包含吸附流體的部分后體積立即膨脹的流體吸附材料。 通過使用第 一 自關(guān)閉閥以及第二自關(guān)閉閥中的流體吸附材料來吸附流體的 部分。膨脹流體吸附材料的體積以阻斷額外流體進(jìn) 一 步經(jīng)過通道的通路， 在通道的第 一 自關(guān)閉閥與第二自關(guān)閉閥之間的部分中保持預(yù)定量的流體。
本發(fā)明提供一種控制流體的方法，包含阻斷由脆性材料制成的第 一 容 器以于通道中產(chǎn)生壓力差，使得第一流體自第一儲集器移動至通道的第一
區(qū)段。此第一容器(a)界定第一容器內(nèi)的空間，此空間具有不同于第一容 器外部的氣體壓力的氣體壓力，或(b)包括第一材料，此第一材料在第一 容器斷開前與第二材料相分離，此第一材料以及此第二材料經(jīng)選擇以使得 第 一材料與第二材料相互作用后立即產(chǎn)生氣體。阻斷由脆性材料制成的第 二容器，以于通道中產(chǎn)生壓力差，使得第一流體的至少部分移動而經(jīng)過通
道的第二區(qū)段。
本發(fā)明提供 一 種控制流體的方法，包含同時(shí)操作第 一 單次使用泵以及 第二單次使用泵，以吸取樣本流體的第一部分至第一通道及吸取樣本流體 的第二部分至第二通道。阻斷第一單次使用泵中的第一容器，以產(chǎn)生壓力 差，使得樣本流體的第一部分自儲集器移動至第一通道，且阻斷第二單次 使用泵中的第二容器以產(chǎn)生壓力差，使得樣本流體的第二部分自儲集器移 動至第二通道。同時(shí)操作第三單次使用泵以及第四單次使用泵以吸取第一 緩沖溶液至第一通道及吸取第二緩沖溶液至第二通道。


圖1A以及圖1B為真空泵的示意圖； 圖2A以及圖2B為氣體泵的示意圖； 圖3A以及圖3B為氣體泵的示意圖； 圖4A為氣體泵的示意圖； 圖4B為材料之表；
圖5A以及圖5B為斷開式打開閥的示意圖6A、圖6B、圖7A、圖7B以及圖8A至圖8C為自關(guān)閉閥的示意圖9A至圖9C為開關(guān)開閥的示意圖10A至圖10C為關(guān)開關(guān)閥的示意圖11A至圖11D為開關(guān)開關(guān)閥的示意圖12為計(jì)量吸管的示意圖13為計(jì)量吸管的示意圖14A至圖14C為計(jì)量吸管的示意圖15A以及圖15B為計(jì)量裝置的示意圖16A以及圖16B為計(jì)量裝置的示意圖17A至圖17C為用于兩步驟檢定的裝置的示意圖18A至圖18C為用于兩步驟檢定的裝置的示意圖19A至圖19C為用于三步驟檢定的裝置的示意圖20為用于多重分析物檢定的模塊的示意圖21A以及圖21B展示正用于自患者取樣血液的計(jì)量吸管；
圖22A以及圖22B為用于執(zhí)行快速反應(yīng)比色檢定的裝置的示意圖23A以及圖23B為用于取樣經(jīng)過濾的流體的裝置的示意圖24A至圖24C為用于執(zhí)行緩慢比色檢定的裝置的示意圖25A至圖25C為真空泵的示意圖26A以及圖26B為真空泵的示意圖27A至圖27C為自關(guān)閉閥的示意圖28A以及圖28B為斷開式打開閥的示意圖28C展示具有方形內(nèi)周邊以及外周邊的玻璃毛細(xì)管的橫截面；
圖29A與29B說明本發(fā)明具體實(shí)施例的通過使用自關(guān)閉閥(SLV)與斷開
式打開閥(BOV)的組合來制造用于對血液樣本進(jìn)行抗體(Antibody)檢定的裝置。
圖30A、圖30B與圖30C說明圖29A的對血液樣本進(jìn)行抗體檢定裝置 操作示意圖31說明本發(fā)明另一具體實(shí)施例的通過使用自關(guān)閉閥(SLV)與斷開式 主要元件符號說明
90:真空泵
92:氣體泵
94:氣體泵
96:氣體泵
100:容器
102:材料
104:區(qū)域
106:通道
雨'方向
110:容器
112區(qū)域
114方向
120^皮璃毛細(xì)管
124: 通道
126:第一材料
128:第二材料
130:化合物
132: ^:璃毛細(xì)管 140:斷開式打開閥 142:玻璃毛細(xì)管 144:開放端 146:閉合端 148:第一通道 150: 第二通道 152:第二通道 160:自關(guān)閉閥
162:超級吸附劑聚合物(SAP)
164: 通道
166:第一區(qū)域
168:第二區(qū)域
170:自關(guān)閉閥
172:擴(kuò)大部分
180:導(dǎo)線
182:凹座區(qū)域
190:開關(guān)開閥
210:開關(guān)開關(guān)閥
212:超級吸附劑聚合物(SAP)
214:超級吸附劑聚合物(SAP)
220:計(jì)量吸管
222:計(jì)量吸管
224:吸管管體
226:球體
228:管體
230:吸管
232:氣體泵
234:吸管球體
240:計(jì)量吸管
242球體
244中間部分
246吸管管體
248吸管管體
260計(jì)量裝置
262玻璃毛細(xì)管
264區(qū)段
266a:分支
266b:分支
268a:自關(guān)閉閥
268b:自關(guān)閉閥
270a:斷開式打開閥
270b:斷開式打開閥
274流體
280計(jì)量裝置
282樣本池
284a:毛細(xì)管
284b毛細(xì)管
284c:毛細(xì)管
286a:自關(guān)閉閥
286b自關(guān)閉閥
286c自關(guān)閉閥
288a真空閥
288b:真空閥
288c真空閥
290:裝置
292a第一真空泵
292b:第二真空泵
292c:第三真空泵
294:斷開式打開閥
296自關(guān)閉閥
298:緩沖液
300:樣本池
302:通道
304:通道
306:結(jié)合及/或感測區(qū)
308:通道
310:裝置
314:氣體泵
320:裝置
322:通道
324:第二緩沖液
326:斷開式打開閥
330:模塊
332a:腔室
332b:腔室
332c:腔室
334a:真空泵
336a:第二真空泵
338a:第三真空泵
340a:第四真空泵
342a:通道
344a::自關(guān)閉閥
346a::自關(guān)閉閥
348a::斷開式打開閥
350a::第一緩沖液
352a::自關(guān)閉閥
354a:斷開式打開閥
356a:第二緩沖液
358a:自關(guān)閉閥
360a:斷開式打開閥
362a:第三緩沖液
370:血液
380:裝置
382:樣本池
384:通道
386:測試區(qū)
3卯裝置
392:過濾薄膜
400:裝置
402:樣本池
404:氣體泵
406:樣本流體
408:密封帶
410:氣體泵
412:氣體泵
416:真空玻璃毛細(xì)管
418:管
420:橡皮管
424:閉合端
426:開放端
428:閉合端
430:真空泵
432:真空泵
434:平面基板
436:彈性層
438:流體通道
440:閉合端
442:開放端
444:流體通道
450:導(dǎo)線
460:塑料通道
462:塑料通道464:反應(yīng)劑
466:UV光源
468:偵測器
500:用于對血液樣本進(jìn)行抗體檢定的裝置
501 j血液樣本池(Blood sample well)
503:沖洗緩沖液池(Washing buffer well)
505:計(jì)量區(qū)i或與標(biāo)志^元體(Metering zone and labeled antibody)區(qū)i或
507:診斷法區(qū)域(Diganostic Zone)(抗體陣列Antibody array)
509:斷開式打開閥
511:廢棄物池(Waste well)
513:自關(guān)閉閥(SLV)
具體實(shí)施例方式
一種用于執(zhí)行檢定的流體裝置可包括諸如真空泵、氣體泵、"斷開式打
開閥(Broken open valves)"以及"自關(guān)閉閥(self-close valves)"的控制組件，其 用于控制流體裝置中的流體流動?？墒褂谜婵毡脕硌靥囟ǚ较驙恳ǖ乐?的流體，且可使用氣體泵來沿特定方向推動通道中的流體?？墒褂脭嚅_式 打開閥來連接由使用者控制的兩個(gè)獨(dú)立區(qū)域，且可使用自關(guān)閉閥來在流體 經(jīng)過后自動密封通道。真空泵、氣體泵、斷開式打開閥以及自關(guān)閉閥可制 造為小的，使得流體裝置可制造為小的且為可攜帶的。
在以下描述中，可首先引入個(gè)別控制組件，且隨后為控制組件如何經(jīng) 組合以建構(gòu)用于控制流體裝置中的流體的模塊化單元的描述。隨后將描述 如何使用流體裝置來執(zhí)行生物性檢定。
參看圖1A,可通過將容器100置放于由材料102界定的通道106 (或 腔室)中來建構(gòu)真空泵90。容器100封閉區(qū)域104，區(qū)域104為真空或具 有與通道106中的氣體壓力相比較低的氣體壓力。
參看圖IB,容器100可為(例如)玻璃毛細(xì)管，其在施加外力后立即 斷開。當(dāng)容器100斷開時(shí)，通道106中的氣體流入真空區(qū)域104中，從而 降低區(qū)域106中的壓力。以此方式產(chǎn)生可沿方向108牽引流體以使其朝向 區(qū)域106的吸引力。
圖25A至圖25 C展示使用置放于橡皮管中的玻璃毛細(xì)管的真空泵的實(shí)
例。圖25A展示氣體泵410的橫截面，氣體泵410具有置放于橡皮管418 中的真空玻璃毛細(xì)管416,其中管418具有閉合端424以及開放端426。圖 25B展示氣體泵412的橫截面，氣體泵412類似于氣體泵410，除了具有一 帶有兩個(gè)開放端的橡皮管420之外。圖25C展示連接至兩個(gè)橡皮管428的 氣體泵412,其中橡皮管420具有較大于橡皮管428的內(nèi)徑(以容納玻璃毛 細(xì)管416)。
圖26A以及圖26B展示使用置放于平面流體通道中的玻璃毛細(xì)管的真 空泵的實(shí)例。圖26A展示真空泵430的橫截面，真空泵430具有置放于由 平面基板434界定的流體通道438中的真空玻璃毛細(xì)管416。流體通道438 具有閉合端440以及開放端442。平面基板434由剛性材料制成。彈性層 436嵌入于基板434中鄰近毛細(xì)管416的位置處，使得允許使用者經(jīng)由彈性 層施加外力以斷開毛細(xì)管416。
圖26B展示真空泵432的橫截面，真空泵432類似于真空泵430，除 了流體通道438連接至具有較小橫截面的兩個(gè)流體通道444之外。
可通過加熱玻璃毛細(xì)管的 一端以熔融玻璃而形成第 一 閉合端來制成真 空玻璃毛細(xì)管。使用真空泵來經(jīng)由開放端抽汲出玻璃毛細(xì)管中的空氣。在 距第一閉合端一距離處加熱玻璃毛細(xì)管。熱量軟化玻璃，可捏縮或扭轉(zhuǎn)經(jīng) 軟化的玻璃以形成第二閉合端。
參看圖2A，可通過將容器110置放于由材料102界定的通道106 (或 腔室)中來建構(gòu)氣體泵92。容器110封閉區(qū)域112,區(qū)域112具有與容器 110外部的通道106中的氣體壓力相比較高的氣體壓力。
參看圖2B，容器110可為(例如)玻璃毛細(xì)管，其在施加外力后立即 斷開。當(dāng)容器110斷開時(shí)，原先在容器110內(nèi)部的氣體流出容器110，從而 增大了區(qū)域106中的壓力。以此方式產(chǎn)生可沿方向114推動流體以使其遠(yuǎn) 離區(qū)域106的力。
在此描述中，將使用術(shù)語"真空泵，，來泛指一種產(chǎn)生牽引力的裝置，其 可用以朝向裝置牽引流體；且將使用術(shù)語"氣體泵"來泛指 一種產(chǎn)生推動力的 裝置，其可用以推動流體以使其遠(yuǎn)離裝置。
存在用以建構(gòu)氣體泵的替代方式。舉例而言，參看圖3A，可通過將部 分填充有第一材料126的玻璃毛細(xì)管120置放于含有第二材料128的通道 124 (或腔室)中來制造氣體泵94。選擇第一材料126以及第二材料128， 使得當(dāng)材料126與材料128彼此混合時(shí)兩者將相互作用且產(chǎn)生一或多種氣
體。舉例而言，第一材料126可為碳酸鈉(Na2C03)及/或碳酸氫鈉(NaHC03), 且第二材料128可為乙酸(CH2COOH)。
參看圖3B，當(dāng)施加外力以斷開玻璃毛細(xì)管120時(shí)，第一材料126與第 二材料128相互作用且產(chǎn)生氣體。在此實(shí)例中，氣體為二氧化碳((202)。發(fā) 生的化學(xué)反應(yīng)為
Na2C03 + 2 CH2COOH2 NaCOOCH2 + H20 + C02
NaHC03 + CH2COOH ^ NaCOOCH2 + H20 + C02
二氧化石灰增大通道124中的壓力，從而產(chǎn)生可用以推動流體遠(yuǎn)離斷開 的毛細(xì)管120的力。
第一材料126可直接填充至毛細(xì)管120中。參看圖27A，第一材料126 也可附著至導(dǎo)線450，隨后導(dǎo)線450與涂布材料126 —起置放于毛細(xì)管120 內(nèi)部。圖27B展示將玻璃毛細(xì)管120置放于橡皮管418內(nèi)的通道124中的 實(shí)例。通道124含有第二材料128，當(dāng)玻璃毛細(xì)管120斷開時(shí)第二材料128 可與第一材料126相互作用。圖27C展示將玻璃毛細(xì)管120置放于平面裝 置基板434內(nèi)的流體通道438中的實(shí)例。彈性層436嵌入在基板434中鄰 近毛細(xì)管120的位置處，使得允許使用者經(jīng)由彈性層436施加外力以斷開 毛細(xì)管120。
參看圖4A，可通過以下步驟來制造氣體泵96:將化合物130置放于玻 璃毛細(xì)管132中、密封毛細(xì)管132、加熱毛細(xì)管132、冷卻毛細(xì)管132且將 毛細(xì)管132置放于通道106 (或腔室)中。將化合物130選擇為在加熱后產(chǎn) 生氣體的材料。當(dāng)加熱及冷卻毛細(xì)管132時(shí)，由化合物130產(chǎn)生的氣體增 大毛細(xì)管132內(nèi)部的氣體壓力(與毛細(xì)管132外部的氣體壓力相比較)。
化合物130的實(shí)例包括碳酸氫鈉(NaHC03)以及碳酸4丐(CaC03)。此等化 合物加熱時(shí)產(chǎn)生二氧化碳
NaHC03 + NaOH + C02
CaC03 ■> CaO + C02
也可使用自固態(tài)變化為氣態(tài)的升華材料(例如，變?yōu)镃02的干冰)。圖
4B的材料表中列出加熱時(shí)產(chǎn)生氣體的其它材料或如NaN3加熱產(chǎn)生氮?dú)?2 NaN3 —> 2Na + 3N2)。
參看圖5A，可通過將玻璃毛細(xì)管142置放于第一通道148與第二通道
150之間來制造斷開式打開閥140。玻璃毛細(xì)管142具有定位于第一通道148 中的開放端144,以及定位于第二通道150中的閉合端146。當(dāng)玻璃毛細(xì)管 完整無損時(shí)，流體無法于第一通道148與第二通道150之間流動。此稱為 斷開式打開閥的"關(guān)閉"狀態(tài)。
參看圖5B，當(dāng)施加外力以斷開玻璃毛細(xì)管142時(shí)，連接通道148與通 道150的通路152形成了。此稱為斷開式打開閥的"打開"狀態(tài)。斷開式打開 閥140可用于允許兩種流體(或一種流體以及一種固體)初始相分離，隨 后在由使用者控制的時(shí)刻相互作用。
圖28A以及圖28B展示使用斷開式打開閥來建構(gòu)低成本裝置的實(shí)例， 低成本裝置用于執(zhí)行其中用紫外(UV)光輻射流體的檢定。玻璃毛細(xì)管142 連接兩個(gè)塑料通道460以及462。初始，反應(yīng)劑464包含于第一塑料通道 462中。玻璃毛細(xì)管142斷開后，反應(yīng)劑464立即流經(jīng)玻璃毛細(xì)管142至第 二塑料通道460。如圖28B所示，當(dāng)反應(yīng)劑464流經(jīng)玻璃毛細(xì)管142時(shí)， UV光源466輻射反應(yīng)劑464。偵測器468偵測通過反應(yīng)劑464的UV光。 偵測器468所偵測到的UV光的光譜可用于判定反應(yīng)劑464中的化合物。
圖28C展示具有方形內(nèi)周邊以及外周邊的玻璃毛細(xì)管的橫截面。方形 內(nèi)周邊以及外周邊允許UV光沿垂直于玻璃毛細(xì)管的表面的方向通過玻璃 毛細(xì)管。與毛細(xì)管具有圓形橫截面相比較，毛細(xì)管具有方形橫截面的此方 式允許更多UV光達(dá)到玻璃毛細(xì)管中的流體，其中圓形橫截面可能引起入射 UV光沿遠(yuǎn)離流體的方向反射或復(fù)位向(重定向)。
參看圖6A以及圖6B,可通過將超級吸附劑聚合物(Superabsorbent polymer，底下簡稱"SAP") 162置放于通道164中來制造自關(guān)閉閥160。初 始，SAP 162具有較小體積且允許流體于通道164中的第一區(qū)域166與第二 區(qū)域168之間流動(圖6A)。此稱為自關(guān)閉閥的"打開"狀態(tài)。當(dāng)流體流經(jīng) SAP 162時(shí)，SAP吸附流體的部分且體積膨脹，從而阻斷通道164 (圖6B)， 由此阻止流體于第一區(qū)域166與第二區(qū)域168之間進(jìn)一步流動。此稱為自 關(guān)閉閥的"關(guān)閉"狀態(tài)。
超級吸附劑聚合物可吸附且保持水或其它水溶液的大體積。在某些實(shí) 例中，SAP可由經(jīng)化學(xué)改質(zhì)的淀粉以及纖維素以及其它聚合物制成，諸如， 高親水性且對水具有高親和性的聚(乙烯醇)PVA、聚(氧化乙烯)PEO。 在某些實(shí)例中，超級吸附劑聚合物可由部分中和且輕度交聯(lián)的聚(丙烯酸)
制成，部分中和且輕度交聯(lián)的聚(丙烯酸)具有良好的效能相對成本的比 率。聚合物可制造成具有低固體含量，隨后將聚合物干燥且研磨為白色粒
狀固體。在水中，白色固體膨脹為在某些情況下可包括重量百分比高達(dá)99%
的水的橡膠凝膠。
參看圖7A，自關(guān)閉閥170可包括通道164，通道164具有擴(kuò)大部分172 以容納超級吸附劑聚合物162，使得超級吸附劑聚合物162在膨脹前并不限 制流體的流動。為了制造自關(guān)閉閥170，可將黏附劑涂覆至擴(kuò)大部分172的 內(nèi)壁，以粉末形態(tài)的SAP 162隨后被推動至通道164中，使得SAP 162粉 末黏附至擴(kuò)大部分172處的內(nèi)壁。
參看圖7B，當(dāng)流體流經(jīng)超級吸附劑聚合物162時(shí)，超級吸附劑聚合物 162吸附流體的部分且體積膨脹，從而阻斷通道164，由此阻止流體進(jìn)一步 流經(jīng)膨脹的聚合物162。
參看圖8A以及圖8B，超級吸附劑聚合物162可附著至導(dǎo)線180，隨 后置放于通道164中。通道164可具有凹座區(qū)域182，凹座區(qū)域182中涂覆 有黏附劑以將導(dǎo)線180緊固于預(yù)界定位置處。
參看圖8C，當(dāng)流體流經(jīng)超級吸附劑聚合物162時(shí)，聚合物162吸附流 體的部分且體積膨脹，從而阻斷通道164,由此阻止流體進(jìn)一步流經(jīng)膨脹的 聚合物162。
可通過用SAP涂布導(dǎo)線、隨后將經(jīng)涂布的導(dǎo)線置放于通道或管中來制 造自關(guān)閉閥?？赏ㄟ^用SAP涂布平面基板、隨后將經(jīng)涂布的基板置放于平 面流體裝置中的平面通道中來制造用于平面流體裝置的自關(guān)閉閥。
參看圖9A至圖9C，可通過使用玻璃毛細(xì)管142以及定位于毛細(xì)管142 外部且鄰近毛細(xì)管142的SAP 162來制造開關(guān)開閥190。毛細(xì)管142與SAP 162都定位于具有第一區(qū)域166以及第二區(qū)域168的通道164中。使用玻璃 毛細(xì)管142以及SAP類似于使用斷開式打開閥與自關(guān)閉閥的組合。開關(guān)開 閥190使得使用者能夠通過允許、隨后阻斷、且隨后允許流體經(jīng)過特定位 置而控制流體流經(jīng)通道中的特定位置的流動。
參看圖9A,初始，SAP 162具有較小體積且并不阻斷通道，從而允許 流體于第一區(qū)域166與第二區(qū)域168之間流動。
參看圖9B ，當(dāng)流體經(jīng)過時(shí)，流體的部分被SAP 162吸附，從而使得SAP 162體積增大，由此阻斷流體于第一區(qū)域166與第二區(qū)域168之間的進(jìn)一步流動。
參看圖9C，當(dāng)施加外力以斷開玻璃毛細(xì)管142時(shí)，產(chǎn)生通路152以允 許流體于第一區(qū)域166與第二區(qū)域168之間流動。
參看圖IOA至圖IOC，可通過使用玻璃毛細(xì)管142以及定位于毛細(xì)管 142內(nèi)部的SAP 162來制造關(guān)開關(guān)閥200。毛細(xì)管142具有開放端144以及 閉合端146。開放端144定位于第一通道148中，且閉合端146定位于第二 通道150中。玻璃毛細(xì)管142以及SAP 162執(zhí)行類似于斷開式打開閥與自 關(guān)閉閥的組合的功能。關(guān)開關(guān)閥200使得使用者能夠通過阻斷、隨后允許、 且隨后阻斷流體經(jīng)過特定位置而控制流體流經(jīng)通道中的特定位置的流動。
參看圖IOA，當(dāng)玻璃毛細(xì)管142完整無損時(shí)，第一通道148與第二通 道150并不相連接。
參看圖10B,當(dāng)施加外力以斷開玻璃毛細(xì)管142時(shí)，形成通路152,從 而允許流體于通道148與150之間流動。SAP 162初始具有較小體積且并不 阻斷流體于通路152中的流動。
參看圖10C,當(dāng)流體流經(jīng)通路152時(shí)，流體的部分被SAP 162吸附， 從而使得SAP體積增大且阻斷通路152 ，由此阻止流體進(jìn)一 步流經(jīng)通路152。
參看圖IIA至圖IID，可通過使用玻璃毛細(xì)管142、定位于毛細(xì)管142 內(nèi)部的SAP212,以及定位于毛細(xì)管142外部的SAP214來制造開關(guān)開關(guān)閥 (on-off-on-offvalve)。玻璃毛細(xì)管142、 SAP212,以及SAP214置放于通道 164中。玻璃毛細(xì)管142、 SAP 212，以及SAP 214執(zhí)行類似于斷開式打開 閥與兩個(gè)自關(guān)閉閥的組合的功能。開關(guān)開關(guān)閥210使得使用者能夠通過允 許、隨后阻斷、隨后允許、且隨后阻斷流體經(jīng)過特定位置而控制流體流經(jīng) 通道中的特定位置的流動。
參看圖11A,初始，SAP214具有較小體積且允許流體于通道164的第 一區(qū)城166與第二區(qū)域168之間流動。
參看圖IIB，當(dāng)流體經(jīng)過時(shí)，流體的部分被SAP 214吸附，從而使得 SAP214體積增大，由此阻斷流體于第一區(qū)域166與第二區(qū)域168之間的進(jìn) 一步流動。
參看圖IIC，當(dāng)施加外力以斷開玻璃毛細(xì)管142時(shí)，形成通路152以 允許流體于第一區(qū)域166與第二區(qū)域168之間流動。
參看圖IID，當(dāng)流體流經(jīng)SAP 212時(shí)，流體的部分被SAP 212吸附，
從而使得SAP 212體積增大且阻斷通路152,由此阻止流體進(jìn)一步流經(jīng)通路 152。
參看圖12,可通過使用耦接至吸管管體224的真空泵222來建構(gòu)用于 吸取預(yù)定量的流體的計(jì)量吸管(Metering Pipette)220。真空泵222包括置放于 吸管球體226中的真空玻璃毛細(xì)管100。為了使用計(jì)量吸管220，斷開玻璃 毛細(xì)管100以產(chǎn)生將流體吸取至吸管管體224中的吸引力。
當(dāng)制造一批計(jì)量吸管220時(shí)，球體226以及玻璃毛細(xì)管100的尺寸可 制成相同的。球體226以及玻璃毛細(xì)管100經(jīng)設(shè)計(jì)以當(dāng)使用者按壓球體226 以斷開玻璃毛細(xì)管100時(shí)，引起玻璃毛細(xì)管100斷開所需要的施予球體226 的變形量對于所有計(jì)量吸管220而言為大體相同的。以此方式，使用者可 使用計(jì)量吸管220來在無需監(jiān)控莖狀物224中的流體含量的情況下快速吸 取預(yù)定量的流體。
舉例而言，參看圖21A以及圖21B,可使用計(jì)量吸管220來快速自患 者取樣預(yù)定量的血液370。
參看圖13，計(jì)量吸管230的另一實(shí)例包括真空泵222以及氣體泵232。 真空泵222類似于圖12所示的真空泵。氣體泵232包括玻璃毛細(xì)管120， 玻璃毛細(xì)管120填充有Na2C03且置放于含有CH2COOH的吸管球體234中。 當(dāng)玻璃毛細(xì)管120斷開時(shí)，Na2C03與CH2COOH相互作用以產(chǎn)生C02 ，從 而增大球體234中的氣體壓力。真空泵222允許使用者快速吸取預(yù)定量的 流體至吸管230中。氣體泵232允許使用者將流體施配至吸管230之外。
使用氣體泵232的優(yōu)勢在于當(dāng)Na2C03與CH2COOH之間的反應(yīng)產(chǎn)生 C02氣體時(shí)，可在受控的一段時(shí)間期間施配管體228中的流體。以此方式， 使用者無需小心監(jiān)控施配流體時(shí)流體的流出。
參看圖14A，計(jì)量吸管240的另 一實(shí)例包括球體242、中間部分244以 及吸管管體246。中間部分244由可變形材料建構(gòu)。開關(guān)開閥248定位于中 間部分244中。開關(guān)開閥248包括玻璃毛細(xì)管142以及定位于毛細(xì)管142 外部的SAP 162，此類似于圖9A至圖9C所示的裝置。
參看圖14A，為了使用吸管240,使用者擠壓且釋放球體242以吸取流 體至管體246以及中間部分244中。
參看圖14B,當(dāng)流體達(dá)到中間部分244且開始與SAP 248相接觸時(shí)， 流體的部分被SAP 248吸附，從而使得SAP 248體積膨脹且阻斷SAP 248
的另 一側(cè)的流體通路。以此方式，預(yù)定量的流體被吸取至吸管240中。
參看圖14C，為了自吸管240施配流體，使用者按壓中間部分244 (由 可變形材料制成)以斷開玻璃毛細(xì)管142，從而形成經(jīng)過斷開的毛細(xì)管142 的通路?！嚼粲谜唠S后擠壓球體242以迫使流體流出吸管240。
當(dāng)制造一批吸管240時(shí)，管體246以及中間部分244的尺寸為相同的， 且中間部分244內(nèi)的開關(guān)開閥248的位置為相同的，使得使用者可使用吸 管240來在無需精密監(jiān)控吸管240中的液體含量的情況下快速吸取大體相 同量的流體。
參看圖15A,用于收集預(yù)定量的流體的計(jì)量裝置260包括玻璃毛細(xì)管 262，玻璃毛細(xì)管262具有兩個(gè)分支266a以及266b、兩個(gè)自關(guān)閉閥268a以 及268b，以及兩個(gè)斷開式打開閥270a以及270b。自關(guān)閉閥268a以及268b 中的每一者具有吸附流體后立即膨脹的SAP。初始，自關(guān)閉閥268a以及268b 處于打開狀態(tài)，且斷開式打開閥270a以及270b處于關(guān)閉狀態(tài)。自關(guān)閉閥 268a以及268b可類似于圖6A至圖8C所示的自關(guān)閉閥。斷開式打開閥270a 以及270b可類似于圖5A以及圖5B所示的斷開式打開閥。
在操作中，歸因于毛細(xì)管力，流體274被吸取至毛細(xì)管262中，且流 經(jīng)自關(guān)閉閥268a以及268b。參看圖15B,當(dāng)流體274流經(jīng)自關(guān)閉閥268a 以及268b時(shí)，流體274的部分被自關(guān)閉閥268a以及268b中的SAP吸附， 從而使自關(guān)閉閥268a以及268b變化為關(guān)閉狀態(tài)，由此阻斷流體274的進(jìn)一 步流動。以此方式導(dǎo)致流體274占據(jù)毛細(xì)管的自關(guān)閉閥268a與268b之間的 區(qū)段264。
通過將斷開式打開閥270a以及270b自關(guān)閉狀態(tài)改變?yōu)榇蜷_狀態(tài)且施 加吸引力或推動力來移動流體274，流體274可經(jīng)過分支266a或266b自區(qū) 段264移動至其它位置。
計(jì)量裝置260的優(yōu)勢在于:計(jì)量裝置260可在無需使用者小心監(jiān)控的情 況下快速取樣預(yù)定體積的流體。因?yàn)槊?xì)管具有小直徑，所以計(jì)量裝置260 可用于精確取樣少量流體。
參看圖16A，可自樣本池282獲取三種不同量的流體的計(jì)量裝置280 包括三個(gè)毛細(xì)管284a、284b以及284c。每一毛細(xì)管在一端具有自關(guān)閉閥(例 如，286a、 286b或286c)且另一端具有真空間(例如，288a、 288b或288c)。 每一真空泵具有真空玻璃毛細(xì)管。初始，自關(guān)閉閥處于打開狀態(tài)。
參看圖16B,當(dāng)使用者斷開真空泵288a中的真空玻璃毛細(xì)管時(shí)，產(chǎn)生 吸引力來吸取預(yù)定量的液體至毛細(xì)管284a中。當(dāng)流體經(jīng)過自關(guān)閉閥286a 時(shí)，自關(guān)閉閥286a中的SAP膨脹，從而4吏自關(guān)閉閥286a進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)， 藉此阻止流體進(jìn)一步移動而經(jīng)過自關(guān)閉閥286a。類似，通過阻斷真空泵288b 以及288c中的真空毛細(xì)管，預(yù)定量的流體可被吸取至毛細(xì)管284b以及284c 中。被吸取至毛細(xì)管284a至284c中的流體量由真空泵288a至288c中的毛 細(xì)管的體積來判定，被吸取至毛細(xì)管284a至284c中的流體量可為相同或不 同的。
參看圖17A，可通過使用真空泵、斷開式打開閥、自關(guān)閉閥的組合來 制造用于兩步驟檢定的裝置290 ，兩步驟檢定要求在快速結(jié)合試劑后用緩沖 液進(jìn)行清洗。通道302的一端經(jīng)過自關(guān)閉閥296耦^妄至樣本池300,且通道 302的另 一端耦接至第一真空泵292a。通道302連接至通道308，通道308 經(jīng)過斷開式打開閥294耦纟姿至緩沖液298。通道302也連^妻至通道304，通 道304耦接至第二真空泵292b以及第三真空泵292c。通道304包括結(jié)合及 /或感測區(qū)306，結(jié)合及/或感測區(qū)306包括用于結(jié)合或感測樣本300中的化 合物的試劑。
以一方式操作裝置290以使得朝向結(jié)合以及感測區(qū)306吸取樣本300 以使反應(yīng)發(fā)生，隨后朝向結(jié)合以及感測區(qū)306吸取緩沖液298以清洗結(jié)合 以及感測區(qū)。
參看圖17B,啟動真空泵292a以產(chǎn)生朝向真空泵292a吸取樣本300且 將樣本300吸取至真空泵292a與自關(guān)閉閥296之間的通道302的部分的吸 引力。當(dāng)樣本300流經(jīng)自關(guān)閉閥296時(shí)，樣本的部分被自關(guān)閉閥296中的 SAP吸附，從而使自關(guān)閉閥296進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。
參看圖17C,啟動斷開式打開閥294以使閥294改變?yōu)榇蜷_狀態(tài)。啟 動真空泵292b以產(chǎn)生朝向真空泵292b吸取樣本300與緩沖液298的吸引 力。真空泵292a以及292b經(jīng)設(shè)計(jì)以使得在啟動泵后，樣本300將停止于結(jié) 合以及感測區(qū)306處。在一段時(shí)間后，啟動真空泵292c以移動樣本300至 區(qū)306之外，且使緩沖液298流經(jīng)區(qū)306及清洗區(qū)306。
上述實(shí)例提供培養(yǎng)時(shí)間(incubation time)以允許在緩沖液290清洗結(jié) 合以及感測區(qū)306的前樣本300中的化合物與區(qū)306中的試劑進(jìn)行反應(yīng)。 若區(qū)306處的反應(yīng)為快且培養(yǎng)時(shí)間為不必要的，則真空泵292b可制得較大
且可省略真空泵292c。當(dāng)啟動真空泵292b時(shí)，樣本迅速流經(jīng)結(jié)合以及感測 區(qū)306,隨后由緩沖液298清洗結(jié)合以及感測區(qū)306。
參看圖18A,可通過使用真空泵、斷開式打開閥、自關(guān)閉閥以及氣體 泵的組合來制造用于兩步驟檢定的裝置310 ，兩步驟檢定要求在緩慢結(jié)合試 劑后用緩沖液進(jìn)行清洗。類似于裝置290的裝置310具有通道302，通道 302連接至兩個(gè)通道304以及308。通道302經(jīng)過自關(guān)閉閥296耦接至樣本 300。通道308經(jīng)過斷開式打開閥294耦接至緩沖液298。通道304包括結(jié) 合以及感測區(qū)306。通道304的一端耦接至斷開式打開閥312。氣體泵314 耦接至緩沖液298。
裝置310與裝置290之間的差別在于:裝置310并非使用真空泵292b 來朝向結(jié)合以及感測區(qū)306吸取樣本300以及緩沖液298，而是使用氣體泵 314來朝向區(qū)306推動樣本300以及緩沖液298。
參看圖18B，為了執(zhí)行兩步驟檢定，啟動真空泵292a以吸取樣本300 至通道中。在樣本流經(jīng)自關(guān)閉閥296后閥296進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。
參看圖18C，啟動斷開式打開閥294以及312以使閥改變?yōu)榇蜷_狀態(tài)。 啟動氣體泵314以在一段時(shí)間期間產(chǎn)生氣體，從而推動樣本300以及緩沖 液298經(jīng)過結(jié)合以及感測區(qū)306。因?yàn)闅怏w泵314在一段時(shí)間期間產(chǎn)生氣體 (產(chǎn)生氣體的化合物之間的反應(yīng)耗費(fèi)一定量的時(shí)間來完成)，樣本300可緩 慢經(jīng)過結(jié)合以及感測區(qū)306，從而緩慢發(fā)生結(jié)合反應(yīng)。
參看圖19A，可通過添加第二緩沖液324以及通道322至圖17A所示 的結(jié)構(gòu)來制造用于三步驟檢定的裝置320,三步驟檢定要求在快速結(jié)合試劑 后用兩種緩沖液進(jìn)行清洗。為了執(zhí)行多步驟檢定，啟動真空泵292a以使樣 本300流動至通道302。當(dāng)樣本300流經(jīng)自關(guān)閉閥296時(shí)，閥296改變?yōu)殛P(guān) 閉狀態(tài)。
參看圖19B，啟動斷開式打開閥294以使其改變?yōu)榇蜷_狀態(tài)，且啟動 真空泵292b以使朝向結(jié)合以及感測區(qū)306吸取樣本300以及第一緩沖液 298。
參看圖19C,啟動斷開式打開閥326以使其改變?yōu)榇蜷_狀態(tài)，且啟動 真空泵292c以使朝向結(jié)合以及感測區(qū)306吸取樣本300、第一緩沖液298 以及第二緩沖液324。以此方式，可用兩種不同緩沖液清洗區(qū)306處的反應(yīng)。
可通過耦接額外緩沖液或樣本且添加對應(yīng)數(shù)目個(gè)真空泵至通道304的
末端來建構(gòu)用于要求三步驟以上的步驟的檢定中的裝置。
參看圖20，可建構(gòu)模塊330來執(zhí)行多重分析物檢定。模塊包括用于固 持樣本300的樣本池282以及三個(gè)腔室332a、 332b以及332c，每一腔室含 有用于結(jié)合且感測樣本300中的化合物的分析物。以下描述用以執(zhí)行與腔 室332a中的第一分析物相關(guān)的檢定的組件。
腔室332a經(jīng)過通道342a以及自關(guān)閉閥344a耦接至樣本池282。通道 342a經(jīng)過自關(guān)閉閥346a以及斷開式打開閥348a耦*接至第一緩沖液350a。 通道342a經(jīng)過自關(guān)閉閥352a以及斷開式打開閥354a耦4妄至第二緩沖液 356a。通道342a經(jīng)過自關(guān)閉閥358a以及斷開式打開閥360a耦接至第三緩 沖液362a。腔室332a也連接至真空泵334a、 336a、 338a以及340a。
為了執(zhí)行檢定，啟動真空泵334a以朝向腔室332a吸取樣本300,以使 得允許樣本300中的化合物與分析物332a進(jìn)行反應(yīng)。在一定量的樣本流經(jīng) 自關(guān)閉閥344a之后，閥344a改變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài)。通過啟動斷開式打開閥348a (將閥改變?yōu)榇蜷_狀態(tài))以及第二真空泵336a，第一緩沖液350a沖洗過腔 室332a。在一定量的第一緩沖液350a流經(jīng)自關(guān)閉閥346a之后，閥346a改 變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài)。
通過啟動斷開式打開閥354a (將閥改變?yōu)榇蜷_狀態(tài))以及第三真空泵 338a，第二緩沖液356a沖洗過腔室332a。在一定量的第二緩沖液356a流 經(jīng)自關(guān)閉閥352a之后，閥352a改變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài)。
以此類似方式，通過啟動斷開式打開閥360a (將閥改變?yōu)榇蜷_狀態(tài)) 以及第四真空泵340a，第三緩沖液362a沖洗過腔室332a。在一定量的第三 緩沖液362a流經(jīng)自關(guān)閉閥358a之后，閥358a改變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài)。
可以類似于執(zhí)行與腔室332a中的第 一分析物相關(guān)的檢定的方式執(zhí)行與 腔室332b以及332c中的第二以及第三分析物相關(guān)的檢定?？赏瑫r(shí)執(zhí)行與腔 室332a、 332b以及332c中的第一、第二以及第三分析物相關(guān)的檢定。
以下為執(zhí)行生物性檢定的真空泵以及氣體泵的應(yīng)用。
圖22A以及圖22B展示用于執(zhí)行快速反應(yīng)比色檢定的裝置380。裝置 380包括通道384，通道384的一端耦接至樣本池382且另 一端耦接至真空 泵90。樣本池382可固持諸如血液或尿的流體。通道384包括測試區(qū)386， 測試區(qū)386具有偵測到某一化合物后立即改變顏色的測試線。真空泵90啟 動時(shí)可快速吸取樣本池382中的流體經(jīng)過測試區(qū)386。通過讀取測試線的顏
色，使用者可快速判定流體中存在或并不存在某一化合物。
圖23A以及圖23B展示用于取樣經(jīng)過濾的流體的裝置390。裝置3卯 包括通道384,通道384的一端耦接至樣本池382且另一端耦接至真空泵 90。過濾薄膜392置放于樣本池382中。真空泵90啟動時(shí)可快速吸取樣本 池382中的流體(例如，血液)經(jīng)過過濾薄膜392，從而產(chǎn)生被吸取至通道 384中的經(jīng)過濾的流體(血漿)。
圖24A至圖24C展示用于緩慢的比色檢定的裝置400。裝置400包括 樣本池402,樣本池402耦接于氣體泵404與通道384之間。通道384具有 測試區(qū)386，測試區(qū)386具有偵測到某一化合物后立即改變顏色的測試線。 為了使用裝置400,將樣本流體406置放于樣本池402中。密封帶408密封 樣本池的開口。啟動氣體泵404以產(chǎn)生推動樣本流體406經(jīng)過測試區(qū)386 的氣體。因?yàn)闅怏w泵404在一段時(shí)間期間產(chǎn)生氣體，所以樣本流體406在 一段時(shí)間期間行進(jìn)經(jīng)過測試區(qū)，從而允許執(zhí)行緩慢的比色檢定。
本發(fā)明的一具體實(shí)施例，則請參照圖29A與29B，可通過使用自關(guān)閉
(Antibody)檢定的裝置500。此裝置500包括血液樣本池(Blood sample wel1)501、沖洗緩沖液池(Washing buffer wel1)503、計(jì)量區(qū)域與標(biāo)志抗體 (Metering zone and labeled antibody)區(qū)域505 、 診斷法區(qū)域(Diganostic Zone)(抗體陣列Antibody array)507、斷開式打開閥(BOV)509、廢棄物池 (Waste well)511與自關(guān)閉閥(SLV)513。此計(jì)量區(qū)域與標(biāo)志抗體區(qū)域505具有 一通道連通血液樣本池501與沖洗緩沖液池503，而自關(guān)閉閥(SLV)513則是 位于此通道之間。而診斷法區(qū)域507則是具有另一通道， 一端連接到計(jì)量 區(qū)域與標(biāo)志抗體區(qū)域505的中心位置，而另 一端則通過斷開式打開閥 (BOV)509連接到廢棄物池(Waste well)5U。
此裝置500對血液樣本進(jìn)行抗體(Antibody)檢定的方法，請參照圖30A、 30B與30C所示。首先，將血液樣本502加載血液樣本池501內(nèi)，而后， 使用本發(fā)明前迷實(shí)施例中所提出的自關(guān)閉閥(SLV)513，利用毛細(xì)管力 (Capillary force)將血液吸入此計(jì)量區(qū)域與標(biāo)志抗體區(qū)域505的通道內(nèi)，如圖 30A所示的502a。而后，載入沖洗緩沖液到?jīng)_洗緩沖液池503內(nèi)，而此時(shí) 沖洗緩沖液也會流入計(jì)量區(qū)域與標(biāo)志抗體區(qū)域505的通道內(nèi)，如圖30B的 504a,而此時(shí)血液會被擠入診斷法區(qū)域507內(nèi)，如圖的502b。
而后，請參考圖30C，將斷開式打開閥(BOV)509斷開后，則將血液進(jìn) 一步吸入而經(jīng)過診斷法區(qū)域507，如圖所示的502c，此時(shí)在此診斷法區(qū)域 507內(nèi)的抗體陣歹'j(Antibody array)將會與血液內(nèi)的抗原(Antigent)結(jié)合，而沖 洗緩沖液則將沒有作用的血液沖到廢棄物池511。
本發(fā)明的又一具體實(shí)施例，而參看圖31所示?？赏ㄟ^使用自關(guān)閉閥 (SLV)與斷開式打開閥(BOV)的組合來制造用于對血液樣本進(jìn)行抗體 (Antibody)檢定的裝置。而此裝置包括血液樣本池、沖洗緩沖液池、診斷法 區(qū)域(內(nèi)涵抗體陣列)、斷開式打開閥(BOV)、廢棄物池與自關(guān)閉閥。而此血 液樣本池則包含具有移除血細(xì)胞(Blood cell removal)的薄膜，可利用血液樣 本在吸入時(shí)即可過濾纟皁血細(xì)胞。
此診斷法區(qū)域具有一通道連通血液樣本池與沖洗緩沖液池，而另 一端 則通過斷開式打開閥(BOV)連接到廢棄物池。自關(guān)閉閥(SLV)則是位于血液 樣本池進(jìn)入此通道之前，可控制流入診斷法區(qū)域的血液量，并且防止血液 倒j克至血'液4羊本'池。
當(dāng)斷開式打開閥(BOV)斷開后，將血液先經(jīng)過可移除血細(xì)胞的薄膜過濾 后，進(jìn)一步吸入診斷法區(qū)域內(nèi)，此時(shí)在診斷法區(qū)域內(nèi)的抗體陣列(Antibody array)將會與血液內(nèi)的抗原(Antigent)結(jié)合，而沖洗緩沖液則將沒有作用的血 液沖到廢棄物池中。
盡管上文已論述某些實(shí)例，但其它實(shí)施以及應(yīng)用也屬于所附的權(quán)利要 求的范疇。舉例而言，在圖1A以及圖1B的真空泵90中，容器100可含有 低壓力區(qū)域而并非含有真空區(qū)域。只要容器100內(nèi)部的氣體壓力較低于容 器100外部的氣體壓力，當(dāng)容器100斷開時(shí)，容器100外部的區(qū)域106中 的壓力將下降，從而產(chǎn)生沿一方向朝向容器100吸取流體的吸引力。上文
石英以及陶瓷。
權(quán)利要求
1.一種方法，包含控制流體在通道中的流動，包括斷開第一容器以于所述通道中產(chǎn)生壓力差，使得所述流體在所述通道中移動，所述第一容器由脆性材料制成，其中所述第一容器(a)界定所述第一容器內(nèi)的空間，所述空間具有不同于所述第一容器外部的氣體壓力的氣體壓力，或(b)包括第一材料，所述第一材料在所述第一容器斷開前與第二材料相分離，所述第一材料以及所述第二材料經(jīng)選擇以使得在所述第一材料與所述第二材料相互作用后立即產(chǎn)生氣體。
2. 如權(quán)利要求1所迷的方法，其中所述第 一 容器中的所述空間具有高于 所述第一容器外部的所述壓力的壓力。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中控制所述流體的所述流動包含于所述 通道中推動所迷流體使其遠(yuǎn)離所述被斷開的第一容器。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第 一 容器中的所述空間具有低于 所述第一容器外部的所述壓力的壓力。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中控制所述流體的所迷流動包含吸引所 述通道中的所述流體使其朝向所述被斷開的第 一 容器。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述流體包含血液，且控制所述血液 的所述流動包含使所述血液經(jīng)過過濾器以阻斷血液細(xì)胞且允許血漿經(jīng)過所 迷過濾器并進(jìn)入所述通道。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，更包含當(dāng)所迷流體在所述通道中流動時(shí)執(zhí) 行比色檢定。
8. 如權(quán)利要求5所述的方法，更包含第二容器，所迷第二容器(a)界 定所迷第二容器內(nèi)的空間，所述空間具有高于所述第二容器外部的氣體壓 力的氣體壓力，或(b)包括第三材料，所述第三材料在所述第二容器斷開 前與第四材料相分離，所述第三材料以及所述第四材料經(jīng)選擇以使得所迷 第三材料與所迷第四材料相互作用后立即產(chǎn)生氣體。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中控制所述流體的所迷流動包含推動所 述通道中的所迷流體使其遠(yuǎn)離所迷第二容器。
10. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中控制所述流體的所述流動包含通過使用吸附所述流體的部分后體積立即膨脹的流體吸附材料來阻止額外流體 沿某一方向移動而經(jīng)過所述通道。
11. 一種流體裝置，包含通道；以及第一容器，當(dāng)所述第一容器斷開時(shí)所迷第一容器于所迷通道中產(chǎn)生壓力差，所述第一容器由脆性材料制成，其中所述第一容器(a)界定所迷第 一容器內(nèi)的空間，所述空間具有不同于所述第 一容器外部的氣體壓力的氣 體壓力，或(b)包括第一材料，所迷第一材料在所迷第一容器斷開前與第 二材料相分離，所述第一材料以及所述第二材料經(jīng)選擇以使得所迷第一材 料與所述第二材料相互作用后立即產(chǎn)生氣體。
12. 如權(quán)利要求11所述的流體裝置，更包含第二容器，所迷第二容器(a) 界定所述第二容器內(nèi)的空間，所迷空間具有不同于所迷第二容器外部的氣 體壓力的氣體壓力，或(b)包括第三材料，所述第三材料在所迷第二容器 斷開前與第四材料相分離，所述第三材料以及所述第四材料經(jīng)選擇以使得所迷第三材料與所述第四材料相互作用后立即產(chǎn)生氣體。
13. 如權(quán)利要求12所迷的流體裝置，其中所述第一容器中的所述空間具 有高于所迷第一容器外部的所述壓力的壓力，且所述第二容器中的所述空 間具有低于所述第二容器外部的所述壓力的壓力。
14. 如權(quán)利要求12所述的流體裝置，其中所迷第 一 容器中的所迷空間具 有低于所述第一閉合容器外部的所迷壓力的壓力，且所迷第二容器包括第 一材料，所迷第一材料在所迷第二容器斷開前與第二材料相分離，所迷第 一材料以及所述第二材料經(jīng)選擇以使得所迷第一材料與所迷第二材料相互 作用后立即產(chǎn)生氣體。
15. 如權(quán)利要求14所述的流體裝置，更包含過濾器薄膜以阻斷血液細(xì)胞 且允許血漿經(jīng)過。
16. 如權(quán)利要求11所述的流體裝置，其中所述脆性材料包含以下材料中 的至少一者石英、玻璃、陶瓷、塑料，以及石英、玻璃、陶瓷以及塑料 中的兩者或兩者以上的復(fù)合物。
17. 如權(quán)利要求11所述的流體裝置，其中所迷通道是由用可撓性材料制 成的壁界定的。
18. 如權(quán)利要求11所述的流體裝置，其中所述第一容器包括加熱時(shí)產(chǎn)生氣體的材料。
19. 如權(quán)利要求11所述的流體裝置，其中所述第一容器包括加熱時(shí)自固 態(tài)升華至氣態(tài)的材料。
20. —種流體裝置，包含 界定第一區(qū)域的第一材料；界定第二區(qū)域的第二材料，所述第二區(qū)域與所迷第一區(qū)域相分離；連 接器，耦接于所述第一區(qū)域與所迷第二區(qū)域之間，所述連接器包含脆性材 料且具有開放端以及閉合端，所迷開放端安置于所述第二區(qū)域中，所述閉合端安置于所述第一區(qū)域中，所迷第一區(qū)域通過所迷連接器的所迷閉合端 與所述第二區(qū)域隔斷，所述連接器經(jīng)組態(tài)以使得當(dāng)所述連接器的所述閉合 端斷開時(shí)，所述連接器界定自所迷第一區(qū)域至所述第二區(qū)域的通路c
21. —種流體裝置，包含包含膨脹部分的通道，所述膨脹部分具有大于所述通道的相鄰部分的 直徑；以及安置于所述膨脹部分中的材料，所迷材料具有在吸附流體前并不阻斷 所述流體的通路的體積，其中所述材料吸附所迷流體的部分后體積立即膨 脹以使得膨脹后所述材料阻斷額外流體經(jīng)過所述通道的通路。
22. 如權(quán)利要求21所述的流體裝置，其中所述材料包含超級吸附劑聚合物。
23. —種流體裝置，包含 含有第 一流體的第 一儲集器； 含有第二流體的第二儲集器； 主通道；第一分支通道，所述第一分支通道耦接所迷第一儲集器至所述主通道； 第二分支通道，所迷第二分支通道耦接所迷第二儲集器至所述主通道； 第一單次使用泵，當(dāng)所迷第一單次使用泵中的容器斷開時(shí)所述第一單次使用泵產(chǎn)生壓力差以移動所述第一流體以及所迷第二流體中的一者或兩者；以及第二單次使用泵，當(dāng)所述第二單次使用泵中的容器斷開時(shí)所迷第二單 次使用泵產(chǎn)生壓力差以移動所述第一流體以及所述第二流體中的一者或兩者。
24. 如權(quán)利要求23所述的流體裝置，其中所述第一容器(a)界定所述第一容器內(nèi)的空間，所述空間具有不同于所述第一容器外部的氣體壓力的 氣體壓力，或(b)包括第一材料，所述第一材料在所述第一容器斷開前與 第二材料相分離，所述第一材料以及所迷第二材料經(jīng)逸擇以使得所迷第一材料與所述第二材料相互作用后立即產(chǎn)生氣體。
25. 如權(quán)利要求23所迷的流體裝置，更包含自關(guān)閉閥，所述自關(guān)閉閥包 括初始具有小體積以使得所迷第 一流體能夠經(jīng)過所迷閥的材料，所迷材料 在吸附所述第 一流體的部分后增大體積以阻止所迷流體進(jìn)一步經(jīng)過所迷閥 的通路。
26. 如權(quán)利要求23所迷的流體裝置，更包含閥，所述閥具有用脆性材料 制成的連接器，其中當(dāng)所述連接器完整無損時(shí)，所述閥阻止所述第一流體 進(jìn)入所迷主通道，且當(dāng)所述連接器斷開時(shí)，產(chǎn)生通路以允許所述第一流體 進(jìn)入所述主通道。
27. 如權(quán)利要求23所述的流體裝置，更包含第三儲集器，所述第三儲 集器含有第三流體；以及第三分支通道，所迷第三分支通道耦接所述第三 儲集器至所述主通道。
28. 如權(quán)利要求23所述的流體裝置，更包含感測區(qū)，所述感測區(qū)耦接至的感測劑。
29. —種方法，包含提供多個(gè)吸管以使得能夠取樣預(yù)定量的流體，每一吸管包括 通道，以及容器，所述容器斷開時(shí)于所迷通道中產(chǎn)生壓力差，所迷容器由脆性 材料制成，所迷容器界定所述容器內(nèi)的空間，所述空間具有小于所述容器 外部的氣體壓力的氣體壓力，其中斷開所述容器會于所述通道中產(chǎn)生預(yù)定 量的壓力差以使得預(yù)定量的流體被吸取至所迷通道中。
30. —種方法，包含使得流體能夠自第一區(qū)域流動至第二區(qū)域，所迷第一區(qū)域通過具有開 放端以及閉合端的連接器耦接至所述第二區(qū)域，所述開放端安置于所述第 二區(qū)域中，所述閉合端安置于所迷第一區(qū)域中，所述第一區(qū)域通過所述連 接器的所述閉合端與所述第二區(qū)域隔斷，其中使得所述流體能夠流動包含 斷開所述連4妻器的所述閉合端以形成經(jīng)過所迷連4妻器自所述第一區(qū)域至所 述第二區(qū)域的通路；通過使用吸附所述流體后體積膨脹的材料來吸附流經(jīng)所迷連接器的所迷流體的部分；以及使用所述經(jīng)膨脹的材料來阻斷額外流體進(jìn)一步流經(jīng)所述連接器。
31. —種方法，包含使流體在通道中流動，所述通道包括吸附所迷流體的部分后體積立即 膨脹的材料，使所迷流體在所迷通道中流動包括使所述流體的第 一部分流 經(jīng)所述材料且使用所述材料來吸附所述流體的第二部分，從而使得所迷材 料體積膨脹；以及通過使用所述經(jīng)膨脹的材料來阻斷額外流體經(jīng)過所述通道的通路。
32. 如權(quán)利要求31所述的方法，更包含斷開連接器的閉合端，以通過使 所述流體繞過所述經(jīng)膨脹的材料流經(jīng)所述連接器來使得額外流體能夠于所 迷通道中流動，其中在斷開所迷閉合端之前，所述連接器具有安置于所述 通道的第 一部分中的開放端以及安置于所述通道的第二部分中的閉合端， 所述第一部分以及所述第二部分通過所述經(jīng)膨脹的材料相分離。
33. 如權(quán)利要求32所述的方法，更包含通過使用吸附所述流體后體積膨 脹的材料來吸附流經(jīng)所述連接器的所述流體的部分，且使用所述經(jīng)膨脹的 材料來阻斷額外流體進(jìn)一 步流經(jīng)所迷連接器。
34. 如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述材料包含超級吸附劑聚合物。
35. —種方法，包含使流體經(jīng)過通道，所迷通道包括第一自關(guān)閉閥以及第二自關(guān)閉閥，所 述第一自關(guān)閉閥與所述第二自關(guān)閉閥彼此間隔開，每一自關(guān)閉間包含吸附 所述流體的部分后體積立即膨脹的流體吸附材料；通過使用所述第一自關(guān)閉閥以及所述第二自關(guān)閉閥中的所述流體吸附 材料來吸附所迷流體的部分；以及膨脹所述流體吸附材料的所述體積以阻斷額外流體進(jìn)一 步經(jīng)過所述通 道的通路，在所述通道的所述第一自關(guān)閉閥與所迷第二自關(guān)閉閥之間的部分中保持預(yù)定量的流體。
36. 如權(quán)利要求35所述的方法，更包含使用毛細(xì)管力來吸取所迷流體使 其經(jīng)過所述通道。
37.—種方法，包含阻斷由脆性材料制成的第 一 容器以于通道中產(chǎn)生壓力差，使得第 一 流體自第一儲集器移動至所述通道的第一區(qū)段，所述第一容器(a)界定所述 第 一 容器內(nèi)的空間，所述空間具有不同于所述第一容器外部的氣體壓力的 氣體壓力，或(b)包括第一材料，所述第一材料在所述第一容器斷開前與 第二材料相分離，所述第一材料以及所述第二材料經(jīng)選擇以使得所述第一材料與所述第二材料相互作用后立即產(chǎn)生氣體；以及阻斷由脆性材料制成的第二容器以于通道中產(chǎn)生壓力差，使得所述第 一流體的至少部分移動而經(jīng)過所述通道的第二區(qū)段。
38.如權(quán)利要求3 7所述的方法，更包含阻斷由脆性材料制成的第 一 閥以產(chǎn)生第一通路，所述第一通路連接第二儲集器至所述通道，所述第二儲集 器含有第二流體。
39. 如權(quán)利要求38所述的方法，其中通過阻斷所述第二容器而產(chǎn)生的所 述壓力差使得所述第二流體自所迷第二儲集器移動至所迷通道的所述第二區(qū)段。
40. 如權(quán)利要求38所述的方法，更包含阻斷由脆性材料制成的第二容器以產(chǎn)生壓力差，使得所述第二流體自所迷第二儲集器移動至所迷通道的所 述第二區(qū)段。
41. 如權(quán)利要求4 0所述的方法，更包含阻斷由脆性材料制成的第二閥以 產(chǎn)生第二通路，所述第二通路連接第三儲集器至所述通道，所述第三儲集 器含有第三流體。
42. 如權(quán)利要求41所述的方法，更包含阻斷由脆性材料制成的第三容器 以產(chǎn)生壓力差，使得所述第三流體自所述第三儲集器移動至所迷通道的所 述第二區(qū)段。
43. 如權(quán)利要求37所述的方法，其中所迷通道的所述第二區(qū)段包含用以 判定特定判定材料是否存在于所述第 一 流體中的感測劑。
44. 如權(quán)利要求37所述的方法，其中所述第一容器界定所述第一容器內(nèi) 的空間，所述空間具有低于所迷第一容器外部的氣體壓力的氣體壓力。
45. 如權(quán)利要求44所述的方法，其中所迷第二容器界定所迷第二容器內(nèi) 的空間，所述空間具有低于所述第二容器外部的氣體壓力的氣體壓力。
46. 如權(quán)利要求44所迷的方法，其中所述第二容器界定所述第二容器內(nèi)的空間，所述空間具有氣體壓力，所述氣體壓力(a)高于所迷第二容器外部的氣體壓力的氣體壓力，或(b)包括第一材料，所述第一材料在所述第二容器斷開前與第二材料相分離，所述第一材料以及所述第二材料經(jīng)選擇 以使得所述第一材料與所述第二材料相互作用后立即產(chǎn)生氣體。
47. —種方法，包含同時(shí)操作第 一單次使用泵以及第二單次使用泵以吸取樣本流體的第一 部分至第一通道及吸取所述樣本流體的第二部分至第二通道，包括阻斷所 述第一單次使用泵中的第一容器以產(chǎn)生壓力差，使得所述樣本流體的所述 第一部分自儲集器移動至所述第一通道，且阻斷所述第二單次使用泵中的 第二容器以產(chǎn)生壓力差，使得所述樣本流體的所述第二部分自所述儲集器移動至所述第二通道；以及同時(shí)操作第三單次使用泵以及第四單次使用泵以吸取第一緩沖溶液至 所述第一通道及吸取第二緩沖溶液至所述第二通道。
48. 如權(quán)利要求47所述的方法，更包含同時(shí)操作第五單次使用泵以及第 六單次使用泵以吸取第三緩沖溶液至所述第一通道及吸取第四緩沖溶液至 所述第二通道。
49. 如權(quán)利要求47所迷的方法，更包含與所述第 一 單次使用泵同時(shí)操作 第五單次使用泵以吸取所述樣本流體的第三部分至第三通道，且與所述第 三單次使用泵同時(shí)操作第六單次使用泵以吸取第三緩沖溶液至所述第三通道。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于執(zhí)行檢定的流體裝置，其可包括諸如真空泵、氣體泵、“斷開式打開閥(Broken open valves)”以及“自關(guān)閉閥(self-close valves)”的控制組件，其用于控制流體裝置中的流體流動。可使用真空泵來沿特定方向牽引通道中的流體，且可使用氣體泵來沿特定方向推動通道中的流體?？墒褂脭嚅_式打開閥來連接由使用者控制的兩個(gè)獨(dú)立區(qū)域，且可使用自關(guān)閉閥來在流體經(jīng)過后自動密封通道。真空泵、氣體泵、斷開式打開閥以及自關(guān)閉閥可制造為小體積，使得流體裝置可制造體積小且可攜帶的裝置。
文檔編號F04B37/14GK101109761SQ20061014957
公開日2008年1月23日 申請日期2006年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月17日
發(fā)明者翁國曜 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院