本發(fā)明涉及用于生物樣品的分析測(cè)試設(shè)備，尤其涉及用于進(jìn)行生物樣品的測(cè)量的可旋轉(zhuǎn)盒的設(shè)計(jì)和使用。

背景和相關(guān)技術(shù)

在醫(yī)學(xué)分析領(lǐng)域中已知兩類分析系統(tǒng)：濕法分析系統(tǒng)和干法化學(xué)分析系統(tǒng)?；旧鲜褂谩皾裨噭保ㄒ后w試劑）操作的濕法分析系統(tǒng)通過(guò)若干所需步驟進(jìn)行分析，所述步驟諸如，例如，將樣品和試劑提供到試劑器皿中、在試劑器皿中將樣品和試劑混合在一起，以及測(cè)量和分析該混合物用于測(cè)量變量特性以提供期望的分析結(jié)果（分析結(jié)果）。這樣的步驟常常使用技術(shù)上復(fù)雜的、大的、線性操作的分析儀器（其允許參與元件所需的多種形式運(yùn)動(dòng)）進(jìn)行。這類分析系統(tǒng)通常用于大型醫(yī)學(xué)分析實(shí)驗(yàn)室。

另一方面，干法化學(xué)分析系統(tǒng)使用“干試劑”操作，所述干試劑通常集成在測(cè)試元件中且實(shí)施為例如“測(cè)試條”。當(dāng)使用這些干法化學(xué)分析系統(tǒng)時(shí)，液體樣品溶解測(cè)試元件中的試劑，且樣品和所溶解的試劑的反應(yīng)導(dǎo)致測(cè)量變量的改變，其能夠在測(cè)試元件自身上測(cè)量。首先，在該類別中，光學(xué)上可分析的（尤其比色法）分析系統(tǒng)是典型的，其中，測(cè)量變量是顏色改變或其他光學(xué)上可測(cè)量的變量。電化學(xué)系統(tǒng)在該類別中也是典型的，其中，用于分析的電氣測(cè)量變量特性，尤其是在應(yīng)用限定電壓時(shí)的電流，能夠使用設(shè)置在測(cè)量地帶中的電極在測(cè)試元件的測(cè)量地帶中測(cè)量。

干法化學(xué)分析系統(tǒng)的分析儀器通常是緊湊的，且它們中的一些是便攜式的和利用電池操作的。所述系統(tǒng)用于分散分析，例如，在住院醫(yī)師處，在醫(yī)院的病房上，以及在通過(guò)患者自己監(jiān)測(cè)醫(yī)學(xué)分析參數(shù)（尤其是通過(guò)糖尿病患者的血糖分析或通過(guò)華法林患者的凝血狀態(tài)）期間的所謂“家庭監(jiān)測(cè)”中。

在濕法分析系統(tǒng)中，高性能分析儀器允許進(jìn)行更復(fù)雜的多步反應(yīng)序列（“測(cè)試方案”）。例如，免疫化學(xué)分析常常需要多步反應(yīng)序列，其中，需要“結(jié)合/游離分離”（此后稱為“b/f分離”），即，結(jié)合相和游離相的分離。根據(jù)一個(gè)測(cè)試方案，例如，探針能夠首先被輸送通過(guò)多孔固體基質(zhì)，其包含用于分析物的特定結(jié)合試劑。隨后能夠使標(biāo)記試劑流動(dòng)通過(guò)多孔基質(zhì)，以標(biāo)記結(jié)合的分析物并允許其檢測(cè)。為了實(shí)現(xiàn)精確分析，必須預(yù)先進(jìn)行洗滌步驟，其中，完全地移除未結(jié)合的標(biāo)記試劑。已知用于確定多種分析物的許多測(cè)試方案，其以多種方式不同，但是其共同特征在于，其均要求具有多個(gè)反應(yīng)步驟的復(fù)雜處理，尤其還可能需要b/f分離。

測(cè)試條和類似分析元件通常不允許受控的多步反應(yīng)序列。類似于測(cè)試條的測(cè)試元件是已知的，其允許除了供給干燥形式的試劑之外的其他功能，諸如，從全血分離紅細(xì)胞。然而，它們通常不允許精確控制各個(gè)反應(yīng)步驟的時(shí)間序列。濕化學(xué)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)提供這些能力，但是這些系統(tǒng)太大、太昂貴且對(duì)于許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)操作太復(fù)雜。

為了彌補(bǔ)這些缺口，已經(jīng)提出使用測(cè)試元件進(jìn)行操作的分析系統(tǒng)，所述測(cè)試元件以如下方式實(shí)施，即使得至少一個(gè)外部控制的（即，使用測(cè)試元件自身外側(cè)的元件）液體輸送步驟在其中發(fā)生（“可控測(cè)試元件”）。外部控制能夠基于壓差的應(yīng)用（超壓或低壓），或者基于力作用的改變（例如，通過(guò)測(cè)試元件的姿態(tài)改變或通過(guò)加速力導(dǎo)致的重力的作用方向的改變）。外部控制尤其經(jīng)常地通過(guò)離心力進(jìn)行，離心力根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度作用在旋轉(zhuǎn)的測(cè)試元件上。

具有可控測(cè)試元件的分析系統(tǒng)是已知的，且通常具有：殼體，其包括尺寸上穩(wěn)定的塑料材料；以及通過(guò)殼體包圍的樣品分析通道，其常常包括多個(gè)通道區(qū)段的序列和位于通道區(qū)段之間相比于通道區(qū)段擴(kuò)大的室。具有其通道區(qū)段和室的樣品分析通道的結(jié)構(gòu)通過(guò)塑料部分的壓型限定。該壓型能夠通過(guò)注射模塑技術(shù)或熱沖壓產(chǎn)生。通過(guò)光刻方法產(chǎn)生的微結(jié)構(gòu)越來(lái)越多地被使用。

具有可控測(cè)試元件的分析系統(tǒng)允許僅能夠使用大型實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)進(jìn)行的測(cè)試的小型化。此外，其通過(guò)重復(fù)應(yīng)用相同的結(jié)構(gòu)而允許程序的平行化，用于來(lái)自一個(gè)樣品的類似分析和/或來(lái)自不同樣品的相同分析的平行處理。又一優(yōu)勢(shì)在于測(cè)試元件能夠通常使用已確立的生產(chǎn)方法生產(chǎn)，且其還能夠使用已知的分析方法被測(cè)量和分析。已知的方法和產(chǎn)品也能夠用于這樣的測(cè)試元件的化學(xué)和生物化學(xué)組分中。

即使有這些優(yōu)點(diǎn)，但是仍存在對(duì)于改進(jìn)的進(jìn)一步需要。尤其，使用可控測(cè)試元件操作的分析系統(tǒng)仍然太大。可能的最緊湊尺寸對(duì)于許多預(yù)期應(yīng)用具有重大實(shí)際意義。

美國(guó)專利US 8,114,351 B2公開(kāi)了一種分析系統(tǒng)，其用于分析用于分析物的體液樣品。該分析系統(tǒng)提供測(cè)試元件和分析儀器，分析儀器具有配量站和測(cè)量站。測(cè)試元件具有殼體和通過(guò)殼體包圍的（至少）一個(gè)樣品分析通道。測(cè)試元件可圍繞延伸通過(guò)測(cè)試元件的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。

美國(guó)專利8,470,588 B2公開(kāi)了一種測(cè)試元件和一種用于檢測(cè)分析物的方法。測(cè)試元件基本上是盤(pán)形且扁平的，且能夠圍繞優(yōu)選地中心軸線旋轉(zhuǎn)，該中心軸線垂直于盤(pán)形測(cè)試元件的平面。

Kim、Tae-Hyeong等的“Flow-enhanced electrochemical immunosensors on centrifugal microfluidic platforms.”Lab on a Chip 13.18（2013）：3747-3754，doi：10.1039/c3lc50374g，（此后稱為“Kim等”）公開(kāi)了一種完全集成的離心微流體設(shè)備，其具有用于從生物樣品進(jìn)行靶抗原捕獲，通過(guò)基于珠（bead）的酶聯(lián)免疫吸附劑測(cè)定，以及流動(dòng)增強(qiáng)的電化學(xué)檢測(cè)的特征。其集成為離心微流體盤(pán)，也被稱為“盤(pán)上實(shí)驗(yàn)室”或微流體CD。

Martinez-Duarte、Rodrigo等的“The integration of 3D carbon-electrode dielectrophoresis on a CD-like centrifugal microfluidic platform.”Lab on a Chip10.8（2010）：1030-1043，doi：10.1039/B925456K（此后稱為“Martinez-Duarte等”）公開(kāi)了帶有基于光盤(pán)（CD）的離心平臺(tái)的介電泳（DEP）輔助的過(guò)濾器。3D碳電極使用C-MEMS技術(shù)制成，且用于實(shí)施啟用DEP的主動(dòng)過(guò)濾器以捕獲感興趣的顆粒。

歐洲專利申請(qǐng)EP 2 302 396 A1公開(kāi)了一種分析設(shè)備，其包括：操作腔，其沿旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的圓周方向鄰近于保留樣品液體的第一儲(chǔ)備腔；連接區(qū)段，其設(shè)置在第一儲(chǔ)備腔的側(cè)壁上以通過(guò)毛細(xì)管力吸入樣品液體且將樣品液體轉(zhuǎn)移到操作腔；以及第二儲(chǔ)備腔，其沿旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的圓周方向安置在操作腔外側(cè)且通過(guò)連接通路與操作腔的最外部位置連通。連接區(qū)段相比保留在第一儲(chǔ)備腔中的樣品液體的液體水平在周向上延伸得更遠(yuǎn)。

美國(guó)專利申請(qǐng)US 2009/0246082公開(kāi)了一種分析設(shè)備，其包括用于將樣品溶液分離成溶液組分和固體組分的分離室、用于保持預(yù)定量的分離的固體組分的保持通道、連接到保持通道的混合室、連接在保持通道和分離室之間的溢流通道、在分離室中剩余的樣品溶液排出到其中的樣品溢流室，以及連接分離室和樣品溢流室的接合通道。在分離的溶液組分通過(guò)毛細(xì)管力優(yōu)先填充溢流通道之后，分離的固體組分通過(guò)溢流通道轉(zhuǎn)移到保持通道，且測(cè)量預(yù)定量的固體組分。在保持通道中的固體組分通過(guò)離心力轉(zhuǎn)移到混合室，且同時(shí)，在分離室中剩余的樣品溶液通過(guò)接合通道的虹吸效應(yīng)排出到樣品溢流室。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明在獨(dú)立權(quán)利要求中提供了一種進(jìn)行測(cè)量的方法、用于自動(dòng)分析機(jī)的盒以及自動(dòng)分析機(jī)。實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中給出。測(cè)量可例如為光學(xué)測(cè)量或電氣測(cè)量。

在一方面，本發(fā)明提供一種使用盒進(jìn)行已處理的生物樣品的測(cè)量的方法。

如此處使用的盒包含用于將生物樣品處理成已處理的生物樣品的測(cè)試元件。盒可包括結(jié)構(gòu)或部件，其使得能夠在生物樣品上進(jìn)行測(cè)量。盒是如在美國(guó)專利8,114,351 B2和8,470,588 B2中定義和解釋的測(cè)試元件。如在本文中使用的盒還可稱為離心微流體盤(pán)，也稱為“盤(pán)上實(shí)驗(yàn)室”或微流體CD。

如在本文中使用的生物樣品包含如從有機(jī)體取得的樣品衍生的、拷貝的、復(fù)制的或重制的化學(xué)產(chǎn)品。

盒包括用于接收流體的流體室。盒還包括等分室。盒還包括連接流體室和等分室的管道。管道被構(gòu)造成或可操作用于將流體從流體室轉(zhuǎn)移到等分室。在一些示例中，等分室相比流體室更遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線。在這種情況下，管道可簡(jiǎn)單地為連接等分室和流體室的通道。在其他示例中，管道可為虹吸管，且可用于將流體從流體室轉(zhuǎn)移到等分室。

盒還包括下游流體元件。下游流體元件被認(rèn)為在等分室的流體地下游處。盒還包括虹吸管，以將流體從等分室虹吸到下游流體元件。虹吸管包括在等分室中的虹吸管入口。虹吸管還包括在下游流體元件中的虹吸管出口。虹吸管包括彎曲部，其中，彎曲部是虹吸管的最靠近旋轉(zhuǎn)軸線的部分。

虹吸管入口始于彎曲部處，但也延伸到等分室的下部部分。下部部分相比彎曲部更遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線。虹吸管入口具有幾何尺寸，其允許流體通過(guò)毛細(xì)作用進(jìn)入并填充虹吸管，且因此在功能上為虹吸管結(jié)構(gòu)的一部分。相比在虹吸管入口的流體地下游處的虹吸管部分，虹吸管入口延伸到等分室中。等分室具有鄰近于虹吸管入口的最小寬度。虹吸管入口具有虹吸管入口寬度。虹吸管的其他部分能夠具有小于虹吸管入口寬度的尺寸，以改善毛細(xì)流動(dòng)。

虹吸管入口寬度小于等分室鄰近于虹吸管入口的最小寬度。該最小寬度簡(jiǎn)單地是在鄰近于虹吸管入口的等分室中所測(cè)量的最小寬度。例如，在許多示例中，盒是扁平且盤(pán)狀的，且各種室和流體元件使用平面形狀構(gòu)造。然而，這不是必要的，例如當(dāng)沿軸向方向測(cè)量時(shí)，等分室能夠具有變化的寬度。鄰近于虹吸管入口的最小寬度是等分室在鄰近于虹吸管入口進(jìn)入到等分室中處的最小寬度?？赡艽嬖诟蟮泥徑诤缥苋肟诘牡确质业钠渌糠郑蝗欢?，最小寬度是等分室鄰近于虹吸管入口的最小寬度。等分室的最小寬度足夠大，以便在等分室內(nèi)不存在毛細(xì)流動(dòng)。

盒還包括用于將生物樣品處理成已處理的生物樣品的流體結(jié)構(gòu)。用于將生物樣品處理成已處理的生物樣品的流體結(jié)構(gòu)包括或流體地連接到下游流體元件。如在本文中使用的流體地連接包含路徑、通道或使得流體能夠在兩個(gè)或更多流體元件之間輸送或轉(zhuǎn)移的另一流體連接。

下游流體元件是流體元件，其是用于將生物樣品處理成已處理的生物樣品的流體結(jié)構(gòu)的部分或者流體地連接到該流體結(jié)構(gòu)。流體結(jié)構(gòu)包括用于實(shí)現(xiàn)已處理的生物樣品的測(cè)量的測(cè)量結(jié)構(gòu)。流體結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成用于接收生物樣品。

該方法包括將生物樣品放置到流體結(jié)構(gòu)中的步驟。例如可存在接受器或用于存放生物樣品的位置（例如，樣品端口）。該方法還包括控制盒的旋轉(zhuǎn)速率以使用流體結(jié)構(gòu)將生物樣品處理成已處理的生物樣品的步驟。例如，盒可以圍繞旋轉(zhuǎn)軸線以不同的速率旋轉(zhuǎn)不同的持續(xù)時(shí)間以進(jìn)行處理。該方法還包括用流體填充流體室。在一些示例中，這可意味著，將流體從外部源存放到流體室中。在其他示例中，在流體室內(nèi)或連接到流體室的流體貯存器可以被打開(kāi)，且因此用流體填充流體室。

該方法還包括控制盒的旋轉(zhuǎn)速率以通過(guò)管道將流體從流體室輸送到等分室的步驟。例如，如果等分室相比流體室更遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線，則盒能夠簡(jiǎn)單地以足夠大的速率圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，且離心力將迫使流體徑向朝外通過(guò)管道且進(jìn)入等分室中。該方法還包括控制盒的旋轉(zhuǎn)速率以將流體的第一部分從等分室轉(zhuǎn)移到下游流體元件的步驟。虹吸管的虹吸管寬度可選擇成使得，在虹吸管中的流體的毛細(xì)作用導(dǎo)致其從等分室自動(dòng)地轉(zhuǎn)移到虹吸管中，且通過(guò)毛細(xì)作用填充虹吸管。在虹吸管出口和下游流體元件之間的通路可形成為毛細(xì)管截止閥，使得在虹吸管中的毛細(xì)管力防止流體被轉(zhuǎn)移到下游流體元件中。如果僅施加超過(guò)在虹吸管中的毛細(xì)管力（和表面張力）的離心力，則流體能夠被輸送到徑向朝外定位的下游流體元件中。

如本文中使用的毛細(xì)管截止閥是一種閥或結(jié)構(gòu)，其使用流體的毛細(xì)管力來(lái)防止流體流動(dòng)通過(guò)毛細(xì)管截止閥。例如，具有足夠小的直徑的管將吸入流體至其中，且毛細(xì)管力將防止流體從管流出。對(duì)于該管的情況，管的入口和出口起著毛細(xì)管截止閥的作用。在一些示例中，虹吸管出口自身可具有足夠小的尺寸（與鄰近的流體結(jié)構(gòu)和室相比），使得虹吸管出口起著毛細(xì)管截止的作用。

以足夠的速率圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)盒將導(dǎo)致離心力，離心力將抵消虹吸管的毛細(xì)作用。因此通過(guò)以足夠的速率旋轉(zhuǎn)盒，能夠防止流體通過(guò)虹吸管從等分室到下游流體元件的轉(zhuǎn)移。減慢旋轉(zhuǎn)速率允許虹吸管的毛細(xì)作用以將流體吸入到虹吸管中并填充虹吸管。

該方法還包括控制盒的旋轉(zhuǎn)速率，以將流體的第一部分從等分室轉(zhuǎn)移到下游流體元件。盒的旋轉(zhuǎn)速率的增大導(dǎo)致空氣在彎曲部處進(jìn)入虹吸管。通常，當(dāng)虹吸管正在轉(zhuǎn)移流體時(shí)，其可僅使用一次。應(yīng)當(dāng)注意，空氣能夠在彎曲部處直接進(jìn)入虹吸管，這是因?yàn)楹缥苋肟趶膹澢恳恢毖由斓降确质业南虏坎糠帧?/p>

使彎曲部暴露使得空氣能夠在此處進(jìn)入。由于增大盒的旋轉(zhuǎn)速率而產(chǎn)生的增大的離心力作用在位于彎曲部的徑向朝外處的虹吸管的兩個(gè)“臂”上。包含在虹吸管中的流體被徑向朝外輸送。包含在彎曲部和等分室之間的虹吸管臂中的流體部分被輸送回到等分室中。包含在彎曲部和流體下游元件之間的虹吸管臂內(nèi)的流體部分被輸送到下游流體元件中。因?yàn)楸┞兜膹澢渴沟每諝饽軌蛟诤缥艿膹澢刻庍M(jìn)入，所以空氣能夠進(jìn)入虹吸管的兩個(gè)臂中，其分離兩個(gè)流體部分。虹吸管將被清除流體且然后可再次使用。這具有將計(jì)量的量的流體從等分室轉(zhuǎn)移到流體下游元件的優(yōu)勢(shì)。

該方法還包括控制盒的旋轉(zhuǎn)速率，以將流體的至少第二部分從等分室轉(zhuǎn)移到下游流體元件。在該步驟中，旋轉(zhuǎn)速率可再次減慢，從而使得在虹吸管內(nèi)的毛細(xì)作用能夠克服離心力。這導(dǎo)致再次用來(lái)自等分室的流體的第二部分填充虹吸管。該方法還包括控制盒的旋轉(zhuǎn)速率增大并且將流體的第二部分轉(zhuǎn)移到下游流體元件，如先前所述。盒的旋轉(zhuǎn)速率的增大還導(dǎo)致空氣再次在彎曲部處進(jìn)入虹吸管，且分離包含在虹吸管的相應(yīng)臂中的兩個(gè)流體部分。該過(guò)程能夠重復(fù)多次，從而導(dǎo)致多個(gè)流體部分以受控方式的隨后轉(zhuǎn)移。

因?yàn)橄薅嗽趶澢亢土黧w下游元件之間的虹吸管臂的容積，所以該方法還能夠用于計(jì)量在每個(gè)隨后步驟中輸送到下游流體元件中的流體部分。

該方法還包括使用測(cè)量結(jié)構(gòu)和使用測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量的步驟。應(yīng)當(dāng)注意，該方法的第一步驟是將生物樣品放置到流體結(jié)構(gòu)中并且最后的步驟是進(jìn)行測(cè)量。然而，該方法中的其他步驟可以以不同的順序進(jìn)行，且各個(gè)步驟可進(jìn)行多于一次。

該方法可具有的優(yōu)勢(shì)是流體能夠從等分室多次轉(zhuǎn)移到下游流體元件。

專利申請(qǐng)US 2009/0246082 A1教導(dǎo)了氣孔的使用，氣孔定位在溢流室或通道中的不同位置處。參見(jiàn)例如US 2009/0246082 A1的圖3、圖4、和圖5。然而，氣孔在虹吸管的彎曲部處的定位不能以下述方式實(shí)現(xiàn)流體的可重復(fù)等分，即使得具有從彎曲部延伸到等分室的下部部分的虹吸管入口。該優(yōu)勢(shì)在下文中更詳細(xì)地描述。

類似地，在EP 2302396 A1中描述的等分結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)流體以若干等分部分的平行分配，但是也使用通氣結(jié)構(gòu)，其僅在最靠近旋轉(zhuǎn)軸線的位置處使空氣進(jìn)入。例如，參見(jiàn)EP 2302396 A1的圖55和隨附文本。在照片中示出的結(jié)構(gòu)的特征在于必須通過(guò)流體填充的長(zhǎng)的毛細(xì)管通道。通道的特征在于多個(gè)通氣口和到下游室的連接。

在EP 2302396中示出的結(jié)構(gòu)具有如下缺點(diǎn)：用于第二等分步驟的這樣的結(jié)構(gòu)的再填充高度不可靠。對(duì)于第二等分步驟，毛細(xì)管必須被排干/排空，且其后被再次填充。由于毛細(xì)管的壁仍然是濕的，所以填充過(guò)程不同于第一等分步驟的初始填充過(guò)程。相比沿著通道中心，流體沿著濕的通道壁顯著更快地運(yùn)動(dòng)。由于小的通道直徑，所以在一個(gè)通道壁上前進(jìn)的流體常常與相對(duì)通道壁上的流體接觸。這導(dǎo)致氣泡的形成，該氣泡堵塞通道。如果具有低表面張力的流體（例如，洗滌緩沖劑）被等分，則該效應(yīng)顯著增大。氣泡形成的可能性隨著待填充的毛細(xì)管的長(zhǎng)度增大。

所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明長(zhǎng)毛細(xì)管無(wú)法在重復(fù)的等分步驟中可靠地使用。帶有單個(gè)長(zhǎng)毛細(xì)管和靠近彎曲部的通氣口的結(jié)構(gòu)被構(gòu)造。在測(cè)試期間，當(dāng)嘗試液體的第二等分時(shí)，氣泡持續(xù)地堵塞通氣口。相比之下且根據(jù)我們的發(fā)明，使虹吸管入口從彎曲部延伸到等分室的下部部分提供大的區(qū)域，在該區(qū)域中，空氣能夠從虹吸管移除到等分室中。進(jìn)一步，虹吸管入口的毛細(xì)管通道由三個(gè)壁而不是四個(gè)組成。因此，最小化沿著虹吸管壁伸出的流體與在相對(duì)虹吸管壁上伸出的流體接觸以形成氣泡的可能性。兩種效應(yīng)都顯著地減小虹吸管將被氣泡堵塞的可能性。

帶有從彎曲部延伸到等分室的下部部分的虹吸管入口的虹吸管通過(guò)縮短在每個(gè)等分步驟中待填充的毛細(xì)管的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)的等分步驟。該虹吸管被分成兩個(gè)部分：徑向朝內(nèi)引導(dǎo)的部分和在徑向朝內(nèi)位置處的彎曲部的一部分，其特征例如在于僅三個(gè)通道壁。通道的該部分（其為虹吸管入口）因此在其整個(gè)長(zhǎng)度上從等分室的下部部分連接到上部部分。換言之：虹吸管入口通向等分室，且形成帶有僅三個(gè)鄰接壁的“敞開(kāi)”的毛細(xì)管結(jié)構(gòu)。這樣的帶有三個(gè)壁或者帶有從彎曲部延伸到等分室的下部部分的通道入口的通道顯著減小了氣泡形成的可能性。這增大了再填充毛細(xì)管以進(jìn)行連續(xù)的等分過(guò)程的幾率。虹吸管的徑向朝外引導(dǎo)的臂的特征在于四個(gè)壁。由于僅毛細(xì)管的該部分由四個(gè)壁組成的事實(shí)，所以縮短了毛細(xì)管（在其中氣泡形成以更高的可能性發(fā)生）的長(zhǎng)度。

上文描述假定虹吸管具有矩形或正方形剖面。上述論證參照適用于具有其他剖面的虹吸管。例如，虹吸管可具有圓形或橢圓形的剖面，其具有沿著形成虹吸管入口的壁的敞開(kāi)區(qū)段。

在一些示例中，測(cè)量是光學(xué)測(cè)量。測(cè)量可包括但不限于：光度測(cè)定透射測(cè)量、光的散射的測(cè)量，化學(xué)發(fā)光、熒光、全內(nèi)反射熒光（TIRF）以及電化學(xué)發(fā)光（ECL）測(cè)量。

在一些示例中，測(cè)量結(jié)構(gòu)可以是或包括透明結(jié)構(gòu)。

在另一實(shí)施例中，盒在其旋轉(zhuǎn)時(shí)是水平的。將盒放置在水平位置中等同于將旋轉(zhuǎn)軸線放置在垂直位置中。

在另一實(shí)施例中，測(cè)量結(jié)構(gòu)是透明結(jié)構(gòu)。透明結(jié)構(gòu)可例如為窗。透明結(jié)構(gòu)還可為光學(xué)透明的。在另一示例中，透明結(jié)構(gòu)具有多于一個(gè)的透明和/或光學(xué)部件。例如，在一側(cè)，容器的一個(gè)面，可存在窗，且在另一側(cè)可存在鏡子。光學(xué)透明結(jié)構(gòu)可例如為在盒的一側(cè)或全部?jī)蓚?cè)中的孔。透明結(jié)構(gòu)還可包括光學(xué)過(guò)濾器。透明結(jié)構(gòu)還可包含在可見(jiàn)光范圍之外（諸如在近紅外線或近紫外線范圍中）是透明的。如在本文中使用的光學(xué)測(cè)量還可包含在近紅外線或近紫外線范圍中的測(cè)量。在其他示例中，光學(xué)透明可排除近紅外線或近紫外線范圍。

在其他示例中，測(cè)量結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)或更多電極，用于進(jìn)行已處理的生物樣品的電氣測(cè)量或ECL測(cè)量。例如，Martinez-Duarte等或Kim等的測(cè)量結(jié)構(gòu)可并入到盒中。

在其他示例中，光學(xué)透明可排除近紅外線或近紫外線。

流體結(jié)構(gòu)可以是微流體結(jié)構(gòu)。

應(yīng)當(dāng)注意，將生物樣品處理成已處理的生物樣品以及將流體從等分室等分到下游流體元件沒(méi)有任何特定順序，且等分可在該方法的執(zhí)行期間多次發(fā)生。

在另一方面，本發(fā)明提供一種用于自動(dòng)分析機(jī)的盒。盒可操作用于圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。盒包括用于接收流體的流體室。盒還包括等分室。盒還包括連接流體室和等分室的管道。盒還包括下游流體元件。盒還包括虹吸管，其用于將流體從等分室虹吸到下游流體元件。虹吸管包括在等分室中的虹吸管入口。虹吸管還包括在下游流體元件中的虹吸管出口。虹吸管包括彎曲部。彎曲部是虹吸管最接近旋轉(zhuǎn)軸線的部分。虹吸管入口始于彎曲部。虹吸管入口延伸到等分室的下部部分。下部部分相比彎曲部更遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線。等分室具有鄰近于虹吸管的最小寬度。虹吸管具有虹吸管寬度。虹吸管寬度小于最小寬度。盒還包括流體結(jié)構(gòu)，其用于將生物樣品處理成已處理的生物樣品。流體結(jié)構(gòu)還包括下游流體元件。流體結(jié)構(gòu)包括用于實(shí)現(xiàn)已處理的生物樣品的測(cè)量的測(cè)量結(jié)構(gòu)。流體結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成用于接收生物樣品。例如，流體結(jié)構(gòu)可具有接受器或室，生物樣品被放置到接受器或室中。

在另一實(shí)施例中，等分室的下部部分是距旋轉(zhuǎn)軸線最遠(yuǎn)的等分室的區(qū)域或點(diǎn)。

在另一實(shí)施例中，等分室包括最低點(diǎn)。最低點(diǎn)是等分室的距旋轉(zhuǎn)軸線最遠(yuǎn)的位置。虹吸管入口延伸到最低點(diǎn)。在該示例中，虹吸管入口從彎曲部一直延伸到等分室的最低點(diǎn)。這可是有益的，因?yàn)楸话诘确质抑械膸缀跞苛黧w都能夠在多個(gè)等分步驟中轉(zhuǎn)移到下游流體元件。僅被包含在彎曲部和虹吸管入口之間的虹吸管臂中的流體體積不能轉(zhuǎn)移到下游流體元件中，因?yàn)樵摿黧w體積將總是被轉(zhuǎn)移回到等分室中。

在一些示例中，虹吸管入口的徑向?qū)挾却笥诘确质业膹较驅(qū)挾鹊囊话搿较驅(qū)挾仁顷P(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線測(cè)量的兩個(gè)點(diǎn)的差。等分室的徑向?qū)挾仁窃谧罱咏D(zhuǎn)軸線的等分室的點(diǎn)和最遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線的等分室的點(diǎn)之間的徑向?qū)挾?。虹吸管入口的徑向?qū)挾仁窃谧罱咏D(zhuǎn)軸線的虹吸管入口的點(diǎn)和最遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線的虹吸管入口的點(diǎn)的徑向?qū)挾取?/p>

在另一示例中，虹吸管入口的徑向?qū)挾却笥诘确质业膹较驅(qū)挾鹊乃姆种?。在另一示例中，虹吸管入口的徑向?qū)挾却笥诘确质业膹较驅(qū)挾鹊乃姆种?/p>

在另一實(shí)施例中，盒還包括填充有流體的貯存器。貯存器被構(gòu)造成被打開(kāi)以及用于將流體轉(zhuǎn)移到流體室。盒可具有例如貯存器打開(kāi)元件，其可用于打開(kāi)貯存器。還可能的是致動(dòng)器可用于致動(dòng)或激活貯存器打開(kāi)元件。例如，自動(dòng)分析機(jī)可具有一種設(shè)備，該設(shè)備可導(dǎo)致貯存器或附接到貯存器的機(jī)構(gòu)的致動(dòng)，以便打開(kāi)貯存器，從而允許包含在貯存器中的流體進(jìn)入流體室。

貯存器可例如用能移除或能刺穿的密封件來(lái)密封，該密封件可例如為薄膜或箔。例如，小片金屬箔或塑料薄膜可用作能刺穿密封件。盒的流體室或另一部件可具有用于打開(kāi)能刺穿密封件的刺穿結(jié)構(gòu)。刺穿結(jié)構(gòu)可以是能夠刺穿特定能刺穿密封件的任何結(jié)構(gòu)，且例如可為銷、矛或尖銳邊緣。在其他示例中，能移除密封件可以能夠被剝離以打開(kāi)貯存器。

在另一實(shí)施例中，流體室或連接到流體室的流體接收結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成用于接收將流體分配到流體室的配量針。這例如可手動(dòng)進(jìn)行，或者自動(dòng)分析機(jī)可具有配量針，其自動(dòng)地分配流體到流體室或流體接收結(jié)構(gòu)。

在另一實(shí)施例中，流體是如下中的任一種：膠體溶液、包含納米顆粒的流體、包含血型試劑的流體、包含免疫試劑的流體、包含抗體的流體、包含酶的流體、包含用于酶促反應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)酶作用物的流體、包含熒光發(fā)射分子的流體、包含用于測(cè)量免疫化學(xué)反應(yīng)的分子的流體、包含用于測(cè)量核酸的反應(yīng)的分子的流體、包含重組蛋白質(zhì)的流體、包含病毒分離株的流體、包含病毒的流體、包含生物試劑的流體、溶劑、稀釋液、緩沖劑、包含蛋白質(zhì)的流體、包含鹽的流體、清潔劑、包含含有核酸的流體的流體、包含酸的流體、包含堿的流體、水溶液、非水溶液及其組合。

在另一實(shí)施例中，虹吸管可操作用于導(dǎo)致流體通過(guò)毛細(xì)作用進(jìn)入且完全填充虹吸管。這例如可通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇虹吸管的虹吸管寬度以及其他幾何尺寸被選定。然而這還取決于流體的特定組成和類型，特別是取決于其流變特性。

在另一實(shí)施例中，虹吸管寬度在100μm和500μm之間。這可能是有益的，因?yàn)樵?00μm和500μm之間是其中毛細(xì)作用將允許虹吸管自動(dòng)地填充的典型尺寸。

在另一實(shí)施例中，虹吸管出口是毛細(xì)管截止閥。

在另一實(shí)施例中，測(cè)量結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)或更多個(gè)電極。測(cè)量結(jié)構(gòu)是電極或電化學(xué)發(fā)光系統(tǒng)。

在另一實(shí)施例中，測(cè)量結(jié)構(gòu)包括透明結(jié)構(gòu)。測(cè)量系統(tǒng)包括光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)。

一些示例可既具有帶有透明結(jié)構(gòu)的測(cè)量結(jié)構(gòu)又還具有用于更復(fù)雜測(cè)試的電極。例如，測(cè)量結(jié)構(gòu)可以是用于進(jìn)行電化學(xué)發(fā)光測(cè)量的結(jié)構(gòu)：其中，電極在樣品中引起光激發(fā)。

示例也可僅具有電極。例如，在電化學(xué)檢測(cè)結(jié)構(gòu)中，電極可用于測(cè)量由于酶促反應(yīng)引起的電流。

在另一實(shí)施例中，等分室包括上部部分。相比下部部分，上部部分更接近旋轉(zhuǎn)軸線。上部部分接觸彎曲部。虹吸管入口通向上部部分和下部部分中。上部部分具有第一寬度。第一寬度是鄰近于虹吸管入口的另一部分的寬度。下部部分具有第二寬度。第二寬度是鄰近于虹吸管入口的下部部分的寬度。第二寬度大于第一寬度。虹吸管寬度小于第一寬度。

在另一實(shí)施例中，盒還包括連接到等分室的過(guò)量流體容器。在一些示例中，過(guò)量流體室可連接到等分室的下部部分。這可用于控制進(jìn)入等分室并且能夠被轉(zhuǎn)移到下游流體室中的流體的總量。

在另一實(shí)施例中，等分室包括大氣通氣口或通氣口。這可實(shí)現(xiàn)或輔助在等分室中的多個(gè)等分步驟。在一些實(shí)施例中，通氣口在上部部分中。

在另一實(shí)施例中，虹吸管包括空氣排出通道。如在本文中使用的空氣排出通道包含小的通道或通道，其鄰近于虹吸管且沿著虹吸管的長(zhǎng)度被連接，用于將空氣和/或和氣泡從虹吸管的一個(gè)部分輸送到虹吸管的另一部分。

在一個(gè)示例中，空氣排出通道具有小于虹吸管的主要通道的特征尺寸或?qū)挾?。主要通道用于輸送流體。例如，先前提到，虹吸管的直徑或虹吸管寬度可在100μm和500μm之間。在該示例中，沿著虹吸管附接的空氣排出通道將具有小于該尺寸的特征尺寸。虹吸管然后將具有寬度或直徑為大約80-400μm的空氣排出通道。

在另一示例中，空氣排出通道具有特征尺寸或該空氣排出通道與虹吸管的主要通道同樣大小或比其更大。

在需要多于一個(gè)等分時(shí)，如果虹吸管能夠清除其自身的流體且實(shí)現(xiàn)虹吸管的再使用，則靠近虹吸管的該額外通道或空氣排出通道可能是有利的。

在另一方面，本發(fā)明提供自動(dòng)分析機(jī)，其被構(gòu)造成用于接收根據(jù)實(shí)施例的盒。自動(dòng)分析機(jī)包括盒旋轉(zhuǎn)器、測(cè)量系統(tǒng)和配置成控制自動(dòng)分析機(jī)的控制器。在一些示例中，自動(dòng)分析機(jī)還可具有用于分配流體到盒的配量針，或者其還可具有致動(dòng)器，其用于打開(kāi)填充有流體的貯存器，貯存器連接到流體室。在一些示例中，操作人員將首先把生物樣品放到盒中，且然后將盒安裝到自動(dòng)分析機(jī)中。在其他示例中，自動(dòng)分析機(jī)可具有配量針，該配量針可允許將生物樣品自動(dòng)地放到盒中，或者還用流體填充流體室。自動(dòng)分析機(jī)可包括流體填充裝置，其用于用流體填充室。流體填充裝置可通過(guò)配量針提供流體，或者使用如上所述的致動(dòng)器打開(kāi)貯存器。

控制器被配置或編程為通過(guò)控制盒旋轉(zhuǎn)器來(lái)控制盒的旋轉(zhuǎn)速率，以使用流體結(jié)構(gòu)將生物樣品處理成已處理的生物樣品。控制器可進(jìn)一步被配置或編程為用流體填充流體室。這例如可通過(guò)控制配量針系統(tǒng)或通過(guò)操縱致動(dòng)器實(shí)現(xiàn)，該致動(dòng)器導(dǎo)致貯存器將其流體排到流體室中?？刂破鬟M(jìn)一步被配置或編程為通過(guò)控制盒旋轉(zhuǎn)器來(lái)控制盒的旋轉(zhuǎn)速率，以將流體從流體室經(jīng)由管道輸送到等分室?？刂破鬟M(jìn)一步被配置成用于控制盒的旋轉(zhuǎn)速率，以第一次用流體填充虹吸管?？刂破鬟M(jìn)一步被配置或編程為通過(guò)控制盒旋轉(zhuǎn)器來(lái)控制盒的旋轉(zhuǎn)速率增大，以將虹吸管中的流體的第一部分轉(zhuǎn)移到下游流體元件。盒的旋轉(zhuǎn)速率的增大導(dǎo)致空氣在彎曲部處進(jìn)入虹吸管。該增大還迫使流體的第一部分通過(guò)虹吸管出口。在一些示例中，虹吸管出口可起著毛細(xì)管截止閥的作用。控制器進(jìn)一步被配置或編程為控制盒的旋轉(zhuǎn)速率，以第二次用來(lái)自等分室的流體填充虹吸管。這通過(guò)控制盒旋轉(zhuǎn)器的控制器實(shí)現(xiàn)，且例如降低旋轉(zhuǎn)速率?？刂破鬟M(jìn)一步被配置或編程為控制盒的旋轉(zhuǎn)速率增大，以將來(lái)自虹吸管的流體的第二部分轉(zhuǎn)移到下游流體元件。盒的旋轉(zhuǎn)速率的增大導(dǎo)致空氣在彎曲部處進(jìn)入虹吸管。旋轉(zhuǎn)速率的增大還迫使流體的第二部分通過(guò)虹吸管出口。最后，控制器進(jìn)一步被配置或編程為使用測(cè)量結(jié)構(gòu)和測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。

應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的上述實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)可以組合，只要組合的實(shí)施例不相互排斥。

附圖說(shuō)明

在下文中，僅通過(guò)示例參考附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中：

圖1示出盒的示例；

圖2示出使用圖1的盒制作流體的多個(gè)等分部分的方法的一部分；

圖3進(jìn)一步示出使用圖1的盒制作流體的多個(gè)等分部分的方法的一部分；

圖4進(jìn)一步示出使用圖1的盒制作流體的多個(gè)等分部分的方法的一部分；

圖5進(jìn)一步示出使用圖1的盒制作流體的多個(gè)等分部分的方法的一部分；

圖6進(jìn)一步示出使用圖1的盒制作流體的多個(gè)等分部分的方法的一部分；

圖7進(jìn)一步示出使用圖1的盒制作流體的多個(gè)等分部分的方法的一部分；

圖8進(jìn)一步示出使用圖1的盒制作流體的多個(gè)等分部分的方法的一部分；

圖9示出在流體室內(nèi)的流體貯存器的示例；

圖10示出打開(kāi)的圖9的流體貯存器；

圖11示出在等分室和下游流體元件之間的虹吸管的頂視圖；

圖12示出圖11的虹吸管的透視圖；

圖13示出圖11的虹吸管的頂部橫截面視圖；

圖14示出自動(dòng)分析機(jī)的示例；

圖15示出流程圖，其說(shuō)明操作圖14的自動(dòng)分析機(jī)的方法。

具體實(shí)施方式

在這些圖中類似標(biāo)記的元件要么是等效元件要么執(zhí)行相同的功能。如果功能等效的話，則先前已經(jīng)討論的元件將不必然在后面的圖中討論。

對(duì)于異質(zhì)免疫化學(xué)測(cè)定，常常需要洗滌緩沖劑來(lái)進(jìn)行分離或者洗滌步驟以提高測(cè)試靈敏度和可重現(xiàn)性。對(duì)于臨床化學(xué)測(cè)試，常常需要緩沖劑以用于樣品稀釋或生物化學(xué)反應(yīng)。根據(jù)德國(guó)醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)指南（RiliBAK）床旁護(hù)理（POC）一次性用品的指導(dǎo)方針，所有液體試劑必須預(yù)儲(chǔ)存在一次性用品上。從這樣的預(yù)儲(chǔ)存容器，所釋放的流體體積通常立即釋放。如果流體體積必須分成若干等分部分，則需要復(fù)雜的占用空間的微流體結(jié)構(gòu)。該空間占用常常阻礙將用于操縱板（panel）的平行微流體結(jié)構(gòu)實(shí)施成微流體一次性用品。

而且，通常用于盤(pán)樣式一次性用品的閥如虹吸管、幾何閥或疏水閥能夠僅使用一次，或者虹吸管的特定變型能夠使用若干次，但是在互連室中的流體體積被完全地轉(zhuǎn)移通過(guò)閥，而沒(méi)有將體積分成若干等分部分的可能性。因此，利用現(xiàn)有技術(shù)閥，不可能將來(lái)自預(yù)儲(chǔ)存容納件的流體體積釋放到特征在于虹吸管閥的微流體腔中且將該體積分成若干等分部分。

幾何閥的缺陷是：在減小的表面張力是可能的情況下，不存在對(duì)流體的控制。這對(duì)于洗滌緩沖劑尤其是真的。

使用疏水閥的缺陷是：在減小的表面張力是可能的情況下，不存在對(duì)流體的控制。這對(duì)于洗滌緩沖劑尤其是真的。疏水閥還具有它們只能使用一次的缺陷。

現(xiàn)有技術(shù)虹吸管的缺陷在于現(xiàn)有技術(shù)虹吸管只能填充一次。在這之后殘留在虹吸管中的氣泡已用于抑制虹吸管的第二填充。而且，虹吸管將位于虹吸管的徑向朝內(nèi)處的全部流體體積從等分室轉(zhuǎn)移到下游流體元件中。等分室可還稱為上游室。

示例可具有如下優(yōu)勢(shì)：即，來(lái)自虹吸管的彎曲部中的通氣口的空氣或氣泡將虹吸管中的該流體分成兩個(gè)部分。每個(gè)部分均具有限定的體積。一個(gè)部分被轉(zhuǎn)移到下游流體元件；另一部分被轉(zhuǎn)移到上游室。通氣口不像在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中那樣經(jīng)由狹窄的通道連接到虹吸管。相反，通氣口沿虹吸管的整個(gè)上升臂與其一直接觸，其徑向朝內(nèi)指向虹吸管。虹吸管的上升臂是虹吸管與等分室接觸的部分，且其在彎曲部和虹吸管的距旋轉(zhuǎn)軸線最遠(yuǎn)的點(diǎn)之間。沒(méi)有壁將通氣口與虹吸管分離。因此，出現(xiàn)在虹吸管中的氣泡能夠最佳地轉(zhuǎn)移到通氣口中。這可實(shí)現(xiàn)虹吸管通氣口的再填充。

圖1示出盒100的示例。盒是扁平且盤(pán)狀的，且示出為具有旋轉(zhuǎn)軸線102。存在流體室104，其適于或可操作用于接收流體。填充有流體107的流體貯存器106在該示例中利用能刺穿密封件108密封，且在流體室104的壁上存在刺穿元件110。流體貯存器具有若干接合表面或貯存器打開(kāi)元件112，其可手動(dòng)或由諸如致動(dòng)器的器械操縱，致動(dòng)器導(dǎo)致能刺穿密封件108接觸刺穿元件110。這然后導(dǎo)致利用流體107填充流體室104。流體室104示出為連接到管道114。管道114連接到等分室116。當(dāng)盤(pán)100圍繞旋轉(zhuǎn)軸線102旋轉(zhuǎn)時(shí)，離心力迫使流體107通過(guò)管道114。這然后導(dǎo)致利用流體107填充等分室116。

等分室116示出為連接到虹吸管118。在虹吸管118和等分室116之間存在邊界128。這是虹吸管入口。虹吸管118包括彎曲狀結(jié)構(gòu)120，其是虹吸管118最接近旋轉(zhuǎn)軸線102的部分。虹吸管118始終沿著整個(gè)邊界128通向等分室116。在該示例中，虹吸管118能夠視為從彎曲部一直延伸到等分室116的最低點(diǎn)122。最低點(diǎn)122是等分室116距旋轉(zhuǎn)軸線102最遠(yuǎn)的點(diǎn)。然而，這僅僅是個(gè)示例。虹吸管118可具有不同設(shè)計(jì)，使得虹吸管不一直延伸到最低點(diǎn)122。在這種情況下，在使用期間，在等分室116內(nèi)可能殘留有一些流體107。在該示例中，等分室116被示出為具有下部部分124和上部部分126。在該示例中，等分室116以平面狀方式布置成與盤(pán)的平面對(duì)準(zhǔn)。旋轉(zhuǎn)軸線垂直于平面。當(dāng)沿著旋轉(zhuǎn)軸線102測(cè)量時(shí)，上部部分126和下部部分124可具有不同的寬度。在等分室116的上部部分中存在通氣口130。過(guò)量流體容器132附接到等分室116。該過(guò)量流體容器為可選元件。

虹吸管118被示出為具有到下游流體元件134中的虹吸管出口133。虹吸管出口133可起著毛細(xì)管截止閥的作用。下游流體元件134是用于將生物樣品處理成已處理的生物樣品的流體結(jié)構(gòu)136的部分。虹吸管118將具有特征寬度或直徑。虹吸管118的特征寬度或直徑將小于等分室116沿著邊界128的寬度。流體結(jié)構(gòu)136包括若干流體元件138，這些流體元件由各種管道和虹吸管140連接。在流體結(jié)構(gòu)136內(nèi)還存在若干通氣口142。在該示例中，存在開(kāi)口146，其使生物樣品能夠被放置到流體結(jié)構(gòu)136中。還存在罩蓋148，其用于關(guān)閉和密封開(kāi)口146。流體結(jié)構(gòu)136還包括測(cè)量結(jié)構(gòu)144，其允許使用測(cè)量系統(tǒng)在生物樣品上進(jìn)行測(cè)量。

測(cè)量系統(tǒng)可例如為用于在已處理的生物樣品上進(jìn)行測(cè)量的光學(xué)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)或兩個(gè)系統(tǒng)的組合。

生物樣品的處理能夠通過(guò)控制圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)速率和持續(xù)時(shí)間來(lái)控制。虹吸管118、140被設(shè)計(jì)為使用毛細(xì)作用自動(dòng)地填充。然而，圍繞旋轉(zhuǎn)軸線102的足夠大的旋轉(zhuǎn)速率將產(chǎn)生與毛細(xì)管作用相對(duì)的離心力。因此，通過(guò)控制旋轉(zhuǎn)速率和在特定速率下的旋轉(zhuǎn)的持續(xù)時(shí)間，生物樣品的處理以及流體從等分室116到下游流體元件134的流動(dòng)能夠被控制。在典型的使用中，生物樣品可被放置到入口146中，且系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)速率可被控制。然后，在某個(gè)時(shí)刻，致動(dòng)器或其他機(jī)械裝置用于操縱貯存器打開(kāi)元件，并導(dǎo)致刺穿元件110刺穿能刺穿密封件108。然后旋轉(zhuǎn)能夠迫使流體進(jìn)入等分室，并且各種旋轉(zhuǎn)速率可用于使用盒100進(jìn)行多個(gè)等分。

圖2-8用于示范等分室116如何能夠用于提供流體107的多個(gè)等分部分。在該示例中，罩蓋148被拉開(kāi)為處于敞開(kāi)。然而，當(dāng)盒正圍繞旋轉(zhuǎn)軸線102旋轉(zhuǎn)時(shí)，罩蓋148將是關(guān)閉的。

同樣，在圖2-8中，能刺穿密封件108被示出為還未破裂。事實(shí)上，密封件已破裂。

圖2示出等分過(guò)程的開(kāi)始。流體107已經(jīng)排到等分室116中。流體107被示出為填充虹吸管118和等分室116的一部分。盤(pán)100正以足夠大的速率圍繞旋轉(zhuǎn)軸線102旋轉(zhuǎn)，使得離心力平衡在虹吸管118中的毛細(xì)作用，且流體107仍留在等分室116和虹吸管118的在等分室116附近的徑向朝外部分中。流體107例如可以是洗滌緩沖劑或來(lái)自流體貯存器106的試劑。

接下來(lái)在圖3中，盒的旋轉(zhuǎn)速率減慢，且能夠看到流體107運(yùn)動(dòng)通過(guò)虹吸管118到下游流體元件134。流體107不進(jìn)入下游流體元件134，因?yàn)楹缥艹隹?33用作毛細(xì)管閥，從而在沒(méi)有任何額外力的情況下防止流體107進(jìn)入下游流體室136中。

在圖4中，圍繞旋轉(zhuǎn)軸線102的旋轉(zhuǎn)速率增大，且盒以更高的速率旋轉(zhuǎn)。這導(dǎo)致增大的離心力，該離心力克服了在虹吸管118和下游室134之間的毛細(xì)管閥處的毛細(xì)管力，從而現(xiàn)在允許流體進(jìn)入下游流體室134。當(dāng)流體從虹吸管轉(zhuǎn)移到下游流體室134中（并且還回到等分室116）時(shí)，氣泡或一定量空氣404在彎曲部120處進(jìn)入。彎曲部120通向等分室116，所以空氣能夠在此處被迫進(jìn)入。換言之，用于虹吸管的入口從彎曲部一直延伸到等分室的下部部分。因?yàn)閺澢勘┞队诘确质抑械目諝?，所以這使得氣泡能夠恰好在彎曲部處形成，并且這使得流體能夠分成兩個(gè)部分。

離心力然后將流體107分成流體的第一部分400和剩余部分402。離心力然后將第一部分400通過(guò)虹吸管出口133輸送到下游流體元件134中，并將剩余部分402輸送回到等分室116中。

圖5示出在離心力已經(jīng)推動(dòng)流體的第一部分400至下游流體元件134中且剩余部分402已進(jìn)入等分室116中之后的盒100。

圖6、圖7和圖8示出可如何重復(fù)該過(guò)程。在流體的第一部分400已經(jīng)消耗或使用后，接下來(lái)在圖6中，減慢盒100的旋轉(zhuǎn)速率。如先前在圖3中示出的，毛細(xì)作用然后再次迫使流體107流入并填充虹吸管118。為了將流體的又一部分轉(zhuǎn)移到下游流體室134中，圍繞旋轉(zhuǎn)軸線102的旋轉(zhuǎn)速率然后再次增大，使得離心力將流體和虹吸管118分成兩個(gè)部分，第二部分700和剩余部分402。在虹吸管中的流體的該分開(kāi)先前在圖4中圖示。在圖7中示出進(jìn)行第二等分。只要在等分室116中存在流體107，該過(guò)程就可重復(fù)。

在流體700、402已經(jīng)分開(kāi)之后，它們看起來(lái)就像其在圖8中那樣。這示出在圖5中示出的過(guò)程的重復(fù)。

圖9更詳細(xì)地示出圖1的流體貯存器106和流體室104。

圖10示出與圖9相同的視圖，除了接合表面或貯存器打開(kāi)元件112已被致動(dòng)，使得能刺穿密封件108已被推動(dòng)抵靠刺穿元件110。這將導(dǎo)致流體從流體貯存器106排出。

圖11示出類似于在圖1中示出的等分室116、虹吸管118和下游流體元件134。然而，在該示例中，虹吸管118具有不同的設(shè)計(jì)。虹吸管118包括兩個(gè)通道。存在主要虹吸通道1102和空氣排出通道1100。該虹吸管118和圖1中示出的虹吸管之間的差異在于額外的空氣排出通道1100提供用于空氣返回通過(guò)虹吸管118的位置。該修改的虹吸管118被設(shè)計(jì)成使得氣泡將不阻塞虹吸管118。這便于使用等分室116制作流體107的多個(gè)等分。在圖11中的視圖是頂視圖。

圖12示出與在圖11中所示相同的結(jié)構(gòu)，除了代替地示出了透視圖。

圖13示出與在圖11中所示相同的視圖。然而，已經(jīng)繪出了標(biāo)記為1300的第一橫截面線AA和標(biāo)記為BB的第二橫截面線1302。橫跨線A-A 1300的第一橫截面視圖在圖示1304中示出。第二橫截面視圖B-B在橫截面視圖1306中示出。在這些橫截面視圖中，虹吸通道1102和空氣排出通道1100能夠清楚地看到。在橫截面B-B中，能夠看到緊挨著等分室116的虹吸管118。同樣在該圖中，還能夠看到空氣排出通道1310、虹吸管寬度1308和在邊界128處的最小寬度1312的相對(duì)寬度。

圖14示出自動(dòng)分析機(jī)的示例。自動(dòng)分析機(jī)1400適于接收盒100。存在盒旋轉(zhuǎn)器1400，其可操作用于使盒100圍繞旋轉(zhuǎn)軸線102旋轉(zhuǎn)。盒旋轉(zhuǎn)器1402具有附接到夾持件1406的馬達(dá)1404，夾持件1406附接到盒1408的一部分。盒100還被示出為具有測(cè)量或透明結(jié)構(gòu)1410。盒100能夠旋轉(zhuǎn)成使得測(cè)量結(jié)構(gòu)1410在測(cè)量系統(tǒng)1412的前面，測(cè)量系統(tǒng)1412能夠在已處理的生物樣品上進(jìn)行例如光學(xué)測(cè)量。如先前所示的致動(dòng)器1404也在該圖中示出。其能夠用于打開(kāi)在盒100中的流體貯存器。在一些示例中，致動(dòng)器可利用帶有配量針的分配器替換，以用于填充盒100的流體室。

致動(dòng)器1411、盒旋轉(zhuǎn)器1402、和測(cè)量系統(tǒng)1412示出為全部連接到控制器1414的硬件接口1416?？刂破?414包含處理器1418，其與硬件接口1416、電子儲(chǔ)存器1420、電子存儲(chǔ)器1422和網(wǎng)絡(luò)接口1424通信。電子存儲(chǔ)器1430具有機(jī)器可執(zhí)行指令，其使得處理器1418能夠控制自動(dòng)分析機(jī)1400的操作和功能。電子儲(chǔ)存器1420被示出為包含測(cè)量值1432，其在通過(guò)處理器1418執(zhí)行指令1430時(shí)獲得。網(wǎng)絡(luò)接口1424使得處理器1418能夠經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口1426發(fā)送測(cè)量值1432到實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)1428。

圖15示出流程圖，其示出使用或操作圖14的自動(dòng)分析機(jī)1400的方法。首先，在步驟1500中，將生物樣品放置到流體結(jié)構(gòu)中。例如，當(dāng)使用盒100時(shí)，這可包括將流體或其他生物樣品添加到開(kāi)口146中且然后關(guān)閉罩148。接下來(lái)在步驟1502中，處理器1418控制馬達(dá)1404，從而以不同的旋轉(zhuǎn)速率旋轉(zhuǎn)盒100不同的時(shí)間，以使用流體結(jié)構(gòu)136將生物樣品處理成已處理的生物樣品。接下來(lái)在步驟1504中，用流體107填充流體室104。這可通過(guò)將配量針插入到特別設(shè)計(jì)的流體室或用于流體室的接受器中完成，或者其可如在圖1中所示的通過(guò)打開(kāi)在流體室104內(nèi)或連接到流體室104的貯存器106來(lái)完成。

接下來(lái)在步驟1506中，處理器控制馬達(dá)1404，以控制盒的旋轉(zhuǎn)速率，從而將流體從流體室經(jīng)由管道輸送到等分室。盒100的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致離心力，其導(dǎo)致流體穿過(guò)管道114到等分室中。接下來(lái)在步驟1508中，處理器1418通過(guò)控制馬達(dá)1404再次控制盒的旋轉(zhuǎn)速率。這可包括降低盒的旋轉(zhuǎn)速率或甚至停止盒的旋轉(zhuǎn)以及作用在等分室116內(nèi)的流體上的旋轉(zhuǎn)力。這導(dǎo)致第一次用流體填充虹吸管118。接下來(lái)在步驟1510中，處理器1418控制馬達(dá)1404，使得盒的旋轉(zhuǎn)速率增大。這導(dǎo)致流體的第一部分（在虹吸管出口133和彎曲部120之間的流體）進(jìn)入下游流體元件134中。盒的旋轉(zhuǎn)速率的增大導(dǎo)致空氣在彎曲部處進(jìn)入虹吸管。旋轉(zhuǎn)速率的增大還迫使流體通過(guò)虹吸管出口，其用作毛細(xì)管截止閥。

接下來(lái)在步驟1512中，控制盒的旋轉(zhuǎn)速率，以允許從等分室到下游流體元件第二次用流體填充虹吸管。這可包括降低盒100的旋轉(zhuǎn)速率。

接下來(lái)在步驟1514中，處理器1418控制馬達(dá)1404，使得盒的旋轉(zhuǎn)速率增大，以將流體的第二部分從虹吸管轉(zhuǎn)移到下游流體元件。盒的旋轉(zhuǎn)速率的增大導(dǎo)致空氣在彎曲部120處進(jìn)入虹吸管。轉(zhuǎn)移到下游流體元件134的流體的量通過(guò)在虹吸管出口133和彎曲部120之間的虹吸管中的流體的體積限定。能夠一再重復(fù)該過(guò)程，以將計(jì)量的量的流體可控地轉(zhuǎn)移到下游流體元件。

最后在步驟1516中，處理器1418控制測(cè)量系統(tǒng)1412，以使用測(cè)量結(jié)構(gòu)1410使用測(cè)量系統(tǒng)1412進(jìn)行測(cè)量。

圖15的方法類似于圖2-8的方法。圖2對(duì)應(yīng)于步驟1506。圖3對(duì)應(yīng)于圖1508。圖4和圖5對(duì)應(yīng)于步驟1510。圖6對(duì)應(yīng)于步驟1512。圖7和圖8對(duì)應(yīng)于步驟1514。

附圖標(biāo)記列表

100 盒

102 旋轉(zhuǎn)軸線

104 流體室

106 帶有流體的流體貯存器

107 流體

108 能刺穿密封件

110 刺穿元件

112 接合表面或貯存器打開(kāi)元件

114 管道

116 等分室

118 虹吸管

120 彎曲部

122 最低點(diǎn)

124 下部部分

126 上部部分

128 在虹吸管和等分室之間的邊界

130 通氣口

132 過(guò)量流體容器

133 虹吸管出口

134 下游流體元件

136 流體結(jié)構(gòu)

138 流體元件

140 虹吸管

142 通氣口

144 測(cè)量結(jié)構(gòu)

146 開(kāi)口

148 罩蓋

400 流體的第一部分

402 流體的剩余部分

404 空氣

700 流體的第二部分

1100 空氣排出通道

1102 主要虹吸通道

1300 第一截面線A-A

1302 第二截面線B-B

1304 在第一截面線處的橫截面視圖

1306 在第二截面線處的橫截面視圖

1308 虹吸管寬度

1310 空氣排出通道寬度

1312 在邊界128處的最小寬度

1400 自動(dòng)分析機(jī)

1402 盒旋轉(zhuǎn)器

1404 馬達(dá)

1406 夾持件

1408 盒的部分

1410 測(cè)量結(jié)構(gòu)

1411 致動(dòng)器

1412 測(cè)量系統(tǒng)

1414 控制器

1416 硬件接口

1418 處理器

1420 電子儲(chǔ)存器

1422 電子存儲(chǔ)器

1424 網(wǎng)絡(luò)接口

1426 網(wǎng)絡(luò)連接

1428 實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)

1430 可執(zhí)行指令

1432 測(cè)量值

1500 將生物樣品放置到流體結(jié)構(gòu)中；

1502 控制盒的旋轉(zhuǎn)速率以使用流體結(jié)構(gòu)將生物樣品處理成已處理的生物樣品

1504 用流體填充流體室

1506 控制盒的旋轉(zhuǎn)速率以經(jīng)由管道將流體從流體室輸送到等分室

1508 控制盒的旋轉(zhuǎn)速率以將流體的第一部分從等分室轉(zhuǎn)移到下游流體元件

1510 控制盒的旋轉(zhuǎn)速率增大，以停止流體的第一部分從等分室到下游流體元件的轉(zhuǎn)移

1512 控制盒的旋轉(zhuǎn)速率，以將流體的至少一個(gè)第二部分從等分室轉(zhuǎn)移到下游流體元件

1514 控制盒的旋轉(zhuǎn)速率增大，以停止流體的第二部分從等分室到下游流體元件的轉(zhuǎn)移

1516 使用測(cè)量結(jié)構(gòu)并且使用測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。