專利名稱：用于液體樣品處理的處理單元和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于液體樣品自動(dòng)處理的微流體處理單元和方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，對(duì)于液體樣品的自動(dòng)分析顯現(xiàn)出強(qiáng)烈的需求，這主要?dú)w因于這樣一種現(xiàn) 實(shí)狀況，即臨床分析的數(shù)量正在不斷增長(zhǎng)。樣品分析通?；谌缦路绞竭M(jìn)行將樣品與一種 或多種試劑混合，從而引起分析物特有的反應(yīng)，然后檢測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物以確定其內(nèi)所含一種或 多種分析物是否存在或者檢測(cè)它們的濃度。市售的分析儀通常利用移液機(jī)器人來(lái)混合樣品和試劑，該移液機(jī)器人通常具有許 多運(yùn)動(dòng)部分，這些運(yùn)動(dòng)部分由于被快速且?guī)缀踹B續(xù)地運(yùn)動(dòng)，因而可能需要經(jīng)常性的維護(hù)和 更換操作。除此之外，就這類分析方法而言，由于移液操作的變化性，常規(guī)分析儀的靈活性 受到限制并且僅可在比較低的精度條件下工作。此外，由于試劑被暴露于外界空氣，它們的 保存期可能會(huì)降低。由于樣品消耗低、分析時(shí)間快以及樣品吞吐量高，已經(jīng)作出了許多努力在這些微 流體系統(tǒng)中開發(fā)集成的流體系統(tǒng)，以便進(jìn)行液體樣品的自動(dòng)分析。微流體系統(tǒng)對(duì)于本領(lǐng) 域技術(shù)人員而言是熟知的，并且已經(jīng)在專利文獻(xiàn)中得到了廣泛的描述，例如美國(guó)專利公開 US2008/0252905AUUS2008/02371151A1 和 US2008/02061 IOAl0但實(shí)際上，常規(guī)微流體系統(tǒng)具有許多缺點(diǎn)，因?yàn)樗鼈兿抻陬A(yù)定的工作流程和流體 體積，并且通常涉及專門類型的分析方法。它們?cè)O(shè)置有數(shù)量比較少的試劑通道，因此不能根 據(jù)用戶需求而擴(kuò)展。試劑必須通過移液操作或者經(jīng)由復(fù)雜管路供應(yīng)到試劑通道。微流體系 統(tǒng)通常計(jì)劃成僅僅用于單一使用，從而造成比較高的成本。根據(jù)以上所述，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供用于液體樣品自動(dòng)處理的改進(jìn)的單元 和方法。根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的微流體處理單元和方法實(shí)現(xiàn)了該目的。從屬權(quán)利要求的特征 給出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種用于液體樣品自動(dòng)處理的新型微流體處理單 元。在該微流體處理單元中，液體樣品可與一種或多種試劑混合，以便利用所獲得的樣品/ 試劑混合物對(duì)該樣品進(jìn)行分析。該處理單元可根據(jù)用戶的特定要求構(gòu)造成各種方式。因此，本發(fā)明的處理單元例 如可具體實(shí)施為用于制備樣品/試劑混合物的制備儀器，該樣品/試劑混合物可傳送到分 析儀器以便分析樣品/試劑混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。除此之外，本發(fā)明的處理單元可耦接到分 析單元，以便基于所獲得的樣品/試劑混合物的反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)樣品進(jìn)行分析。根據(jù)本發(fā)明的 微流體處理單元可用于包括試管內(nèi)診斷的(生)化學(xué)診斷，并且可適應(yīng)于執(zhí)行各種分析試 驗(yàn)，包括樣品和試劑的混合以及檢測(cè)這些反應(yīng)的結(jié)果。該微流體處理單元例如可用于診斷 性試驗(yàn)，如臨床化學(xué)試驗(yàn)和免疫測(cè)定。
本文所用術(shù)語(yǔ)“微流體處理單元”指的是這樣的處理單元，其設(shè)置有多個(gè)互連的通 道和室，流體可穿過這些通道和室傳輸，以根據(jù)用戶的特定要求進(jìn)行準(zhǔn)備性和/或分析性 操作。該處理單元的微流體特征的截面尺寸通常在毫米到亞毫米尺度的量級(jí)上。微流體特 征使得能夠以例如100 μ 1/s或更低量級(jí)的流速進(jìn)行例如100 μ 1或更小量級(jí)的流體體積的 操作。本文所用術(shù)語(yǔ)“開/關(guān)閥”表示一種可被選擇性地變成三種不同狀態(tài)之一的閥，這 三種狀態(tài)即第一打開狀態(tài)，其中液態(tài)和氣態(tài)流體可穿過該閥；第二打開狀態(tài)，其中氣態(tài)流 體可穿過該閥而液態(tài)流體不可穿過該閥；以及關(guān)閉狀態(tài)，其中液態(tài)和氣態(tài)流體均被阻擋而 不可穿過該閥。這種開/關(guān)閥可具體實(shí)施為凍融閥(freeze-thaw valve)，其對(duì)于本領(lǐng)域技 術(shù)人員而言是熟知的并且常見于專利文獻(xiàn)中，例如美國(guó)專利公開US2003/0094206A1和美 國(guó)專利6，311，713中均有描述。在使用凍融閥的情況下，可僅僅通過將流動(dòng)通道內(nèi)容納的液態(tài)流體冰凍或融化來(lái) 控制流體流。更具體而言，在第一閥打開狀態(tài)中，液態(tài)和氣態(tài)流體可穿過該閥。在第二閥打 開狀態(tài)中，雖然氣態(tài)流體可穿過該閥，但閥被充分冷卻以在存在液態(tài)流體的情況下產(chǎn)生冷 凍栓(frozen plug)，從而第二閥打開狀態(tài)可被變成閥關(guān)閉狀態(tài)。在閥關(guān)閉狀態(tài)，凍融閥依 賴于所得到冷凍栓與通道壁之間獲得的剪切運(yùn)動(dòng)阻力而由此限制流體流動(dòng)。與諸如凍融閥 的開/關(guān)閥一起，流動(dòng)通道可用于在閥和流體中間沒有氣泡的情況下，暫時(shí)在預(yù)定位置保 持(即寄存)并提供流體。本文所用術(shù)語(yǔ)“流體連接”或“連接”指的是連通管路、通道或其他系統(tǒng)部件(可 包括流體流動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，流體流動(dòng)調(diào)節(jié)裝置例如為開/關(guān)閥和外致動(dòng)器，外致動(dòng)器包括機(jī) 械致動(dòng)器等)。因此，流體連接的系統(tǒng)部件可打開以允許流體流動(dòng)或者可關(guān)閉以阻擋流體流動(dòng)。本發(fā)明的處理單元所處理的流體樣品是在其中可找到一種或多種分析物的流體。 樣品可以是化學(xué)的，并且處理單元可適應(yīng)于執(zhí)行一項(xiàng)或多項(xiàng)化學(xué)分析，例如藥物相互作用 篩選、環(huán)境分析、有機(jī)物質(zhì)識(shí)別等。樣品也可以是生物的并且可包括血、血清、尿、腦髓流體 和包含流體的核酸以及任何其他感興趣的流體，只要對(duì)它們的處理涉及流體與一種或多種 試劑的混合。本文所用術(shù)語(yǔ)“試劑”用于表示能與樣品和/或一種或多種其他試劑混合的任何 液體。在該術(shù)語(yǔ)更嚴(yán)格的意義下，試劑包括可與樣品反應(yīng)的成分。然而，試劑也可以是非反 應(yīng)性流體，例如緩沖劑和稀釋流體。根據(jù)本發(fā)明，用于液體樣品自動(dòng)處理的微流體處理單元包含氣態(tài)以及任選地包含 液態(tài)系統(tǒng)流體。其可特別地包含氣態(tài)和液態(tài)系統(tǒng)流體的組合。系統(tǒng)流體用于通過在通道和 /或室中產(chǎn)生正或負(fù)(大氣)壓而傳送諸如樣品和試劑的流體，而且在其中避免了液態(tài)系統(tǒng) 流體與樣品或試劑的混合。微流體處理單元包括至少兩個(gè)主通道(至少一個(gè)第一主通道和至少一個(gè)第二主 通道)，這兩個(gè)主通道均連接到用于在其內(nèi)產(chǎn)生負(fù)或正(大氣)壓的泵(下面稱為“主泵”)。 第一主通道可設(shè)置有孔口，用于將氣態(tài)系統(tǒng)流體引入處理單元。而且第二主通道可設(shè)置有 孔口，用于將氣態(tài)系統(tǒng)流體引入處理單元。微流體處理單元的泵例如可具體實(shí)施為連續(xù)泵 或非連續(xù)泵，例如下列類型的泵隔膜泵、注射泵、旋轉(zhuǎn)排量泵以及風(fēng)箱泵。風(fēng)箱泵類型的泵例如公開在美國(guó)專利5，638，986中。處理單元進(jìn)一步包括用于供應(yīng)液體樣品的至少一個(gè)樣品通道，其可連接到容納樣 品的樣品器皿。在一個(gè)實(shí)施例中，樣品器皿沒有包括在處理單元中。在另一個(gè)實(shí)施例中，樣 品器皿包括在處理單元中并且樣品通道連接到樣品器皿。樣品例如可通過諸如抽吸管的樣 品引入件從樣品器皿吸入樣品通道中。樣品通道與第一主通道連通并且配備有開/關(guān)閥， 從而通過使用該開/關(guān)閥使得樣品能夠從樣品通道流到第一主通道或者阻擋樣品從樣品 通道流到第一主通道。處理單元進(jìn)一步包括用于供應(yīng)一種或多種試劑的一個(gè)或多個(gè)試劑通道，其可連接 到容納了用于與液體樣品反應(yīng)的試劑的試劑器皿。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)試劑器皿 沒有包括在處理單元中。在另一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)試劑器皿包括在處理單元中并且 一個(gè)或多個(gè)試劑通道流體連接到一個(gè)或多個(gè)試劑器皿。試劑器皿中所含的試劑可彼此相等 或不同。每個(gè)試劑通道與第一主通道或第二主通道連通并且配備有開/關(guān)閥，從而通過使 用該開/關(guān)閥可使得試劑能夠從試劑通道流到第一或第二主通道或者阻擋試劑從試劑通 道流到第一或第二主通道。優(yōu)選地，可將這些試劑通道的每個(gè)開/關(guān)閥定位成鄰近試劑通 道通向第一或第二主通道處的開口。處理單元還進(jìn)一步包括用于進(jìn)行液體樣品和一種或多種試劑的反應(yīng)的一個(gè)或多 個(gè)反應(yīng)室。至少一個(gè)反應(yīng)室經(jīng)由至少一個(gè)開/關(guān)閥流體連接到第一和第二主通道，例如借 助于將反應(yīng)室連接到第一主通道的第一反應(yīng)室端口和將反應(yīng)室連接到第二主通道的第二 反應(yīng)室端口。每個(gè)反應(yīng)室端口可配備有開/關(guān)閥，從而使得流體能夠分別在反應(yīng)室與第一 和第二主通道之間流動(dòng)或者阻擋流體分別在反應(yīng)室與第一和第二主通道之間流動(dòng)。至少一 個(gè)反應(yīng)室可特別地互連在第一和第二主通道之間。在多個(gè)反應(yīng)室的情況下，反應(yīng)室相對(duì)于 彼此平行地布置。為了使得樣品與一種或多種試劑之間能夠反應(yīng)，至少一個(gè)反應(yīng)室例如可 具體實(shí)施為培養(yǎng)室，其適于培養(yǎng)所含的樣品/試劑混合物。在培養(yǎng)樣品/試劑混合物時(shí)，該 混合物在一個(gè)或多個(gè)預(yù)定時(shí)間間隔期間被保持于一個(gè)或多個(gè)預(yù)定溫度。在處理單元的優(yōu)選實(shí)施例中，第一主通道配備有在孔口和主泵之間的開/關(guān)閥， 從而將第一主通道分隔為孔口側(cè)部分和泵側(cè)部分。在該情況下，一個(gè)或多個(gè)試劑通道與第 一主通道的孔口側(cè)部分連通，而樣品通道與第一主通道的泵側(cè)部分連通。因此，可鄰近第一 主通道的開/關(guān)閥在第一主通道中提供預(yù)定體積的試劑。除此之外，通過使用第一主通道 的開/關(guān)閥，泵產(chǎn)生的負(fù)壓或正壓可被使能或禁止作用在第一主通道的孔口側(cè)部分上。在處理單元的上述實(shí)施例中，優(yōu)選地，樣品通道通向第一主通道處的開口定位成 鄰近第一主通道的開/關(guān)閥，樣品通道的開/關(guān)閥布置成鄰近第一主通道的開/關(guān)閥。在 該情況下，容納在樣品通道中鄰近樣品通道的開/關(guān)閥的樣品可被吸入第一主通道的泵側(cè) 部分中，而在第一主通道的開/關(guān)閥和樣品之間沒有氣泡。在處理單元的上述實(shí)施例中，優(yōu)選地，處理單元包括用于供應(yīng)一種或多種試劑的 一個(gè)或多個(gè)第一試劑通道(即第一組試劑通道)，其可連接到第一試劑器皿，每個(gè)第一試劑 器皿容納了用于與液體樣品反應(yīng)的試劑。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)第一試劑器皿沒有 包括在處理單元中。在另一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)第一試劑器皿包括在處理單元中并且 一個(gè)或多個(gè)第一試劑通道流體連接到一個(gè)或多個(gè)第一試劑器皿。第一試劑器皿中所含的試 劑可彼此相等或不同。每個(gè)第一試劑通道與第一主通道的孔口側(cè)部分連通并且配備有開/關(guān)閥，從而通過使用這些開/關(guān)閥可使得試劑能夠從第一試劑通道流到第一主通道或者阻 擋試劑如此流動(dòng)。每個(gè)開/關(guān)閥可特別地定位成鄰近第一試劑通道通向第一主通道處的開在上述情況中，處理單元可進(jìn)一步包括用于供應(yīng)一種或多種試劑的一個(gè)或多個(gè)第 二試劑通道(即第二組試劑通道)，其可連接到第二試劑器皿，每個(gè)第二試劑器皿容納了用 于與液體樣品反應(yīng)的試劑，第二試劑通道不同于第一試劑通道，第二試劑器皿不同于第一 試劑器皿。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)第二試劑器皿沒有包括在處理單元中。在另一個(gè) 實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)第二試劑器皿包括在處理單元中并且一個(gè)或多個(gè)第二試劑通道流體 連接到一個(gè)或多個(gè)第二試劑器皿。第二試劑器皿中所含的試劑可彼此相同或不同。第二試 劑器皿中所含的試劑可與第一試劑器皿中所含的試劑相等或不同。每個(gè)第二試劑通道與第 二主通道連通并且配備有開/關(guān)閥，從而通過使用這些開/關(guān)閥可使得試劑能夠從第二試 劑通道流到第二主通道或者阻擋試劑如此流動(dòng)。每個(gè)開/關(guān)閥可特別地定位成鄰近第二試 劑通道通向第二主通道處的開口。在提供了一個(gè)或多個(gè)試劑通道的情況下，第二主通道優(yōu)選地配備有對(duì)應(yīng)于反應(yīng)室 數(shù)量的一個(gè)或多個(gè)開/關(guān)閥，其中，每個(gè)開/關(guān)閥與反應(yīng)室中的一個(gè)關(guān)聯(lián)。此外，每個(gè)開/ 關(guān)閥布置在關(guān)聯(lián)的反應(yīng)室通向第二主通道處的開口和泵之間。優(yōu)選地，每個(gè)開/關(guān)閥可定 位成鄰近第二反應(yīng)室端口的開口，其中，反應(yīng)室經(jīng)由開/關(guān)閥連接到第二主通道，該開/關(guān) 閥定位成鄰近第二主通道的開/關(guān)閥，從而試劑可被吸入第二反應(yīng)室端口中，而在試劑和 第二反應(yīng)室端口的開/關(guān)閥之間沒有氣泡。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，處理單元包括另一個(gè)泵(下面稱為“輔助泵”)， 其不同于主泵并且連接到樣品通道以便在樣品通道內(nèi)產(chǎn)生負(fù)或正(大氣)壓。在提供了輔 助泵的情況下，樣品通道中的樣品操作可分別從主通道和反應(yīng)室中的樣品和/或試劑操作 分開，從而主泵和輔助泵可并行地使用以便交替進(jìn)行流體操作步驟，從而節(jié)省液體樣品的 處理時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，特別地，該實(shí)施例可與本發(fā)明上述包括輔助泵 的實(shí)施例組合，樣品通道經(jīng)由至少一個(gè)開/關(guān)閥連接到一個(gè)或多個(gè)混合室，例如借助于第 一和第二混合室端口。每個(gè)混合室設(shè)置有適于通過執(zhí)行樣品的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)混合樣品的混合 裝置，樣品的往復(fù)運(yùn)動(dòng)例如可由輔助泵產(chǎn)生。混合室端口可配備有開/關(guān)閥，從而使得樣品 能夠在混合室與樣品通道之間流動(dòng)或者阻擋樣品在混合室與樣品通道之間流動(dòng)。在多個(gè)混 合室的情況下，混合室例如可布置成相對(duì)于彼此平行布置。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，特別地，該實(shí)施例可與本發(fā)明上述包括輔助泵 的實(shí)施例組合，處理單元進(jìn)一步包括用于供應(yīng)稀釋流體(例如水)的至少一個(gè)稀釋流體通 道以便稀釋樣品。稀釋流體通道可連接到容納了適于稀釋樣品的流體的稀釋流體器皿。稀 釋流體通道與樣品通道連通并且配備有開/關(guān)閥，該開/關(guān)閥優(yōu)選地定位成鄰近稀釋流體 通道通向樣品通道處的開口。在處理單元的上述實(shí)施例中，優(yōu)選地，樣品通道可配備有開/關(guān)閥，該開/關(guān)閥布 置在稀釋流體通道通向樣品通道處的開口和樣品器皿之間，該開/關(guān)閥定位成鄰近稀釋流 體通道的開/關(guān)閥，從而稀釋流體可被傳送到樣品通道而在稀釋流體和樣品通道的開/關(guān) 閥之間沒有氣泡。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，至少一個(gè)反應(yīng)室配備有混合裝置，該混合裝置 適于通過執(zhí)行主泵產(chǎn)生的負(fù)壓或正壓所引起的往復(fù)流體運(yùn)動(dòng)而對(duì)流體進(jìn)行混合。在該情況 下，每個(gè)反應(yīng)室均可有利地用于混合流體以制備樣品/試劑混合物。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，處理單元耦接到分析單元，分析單元包括至少 一個(gè)檢測(cè)器，用于檢測(cè)至少一個(gè)反應(yīng)室中所含樣品/試劑混合物的反應(yīng)產(chǎn)物，其中，分析單 元適于基于檢測(cè)到的反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)樣品進(jìn)行分析。在多個(gè)反應(yīng)室的情況下，特別優(yōu)選地，可提 供一個(gè)檢測(cè)器，其適于檢測(cè)多個(gè)反應(yīng)室中所含樣品/試劑混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，處理單元進(jìn)一步包括主清洗單元，主清洗單元 包括流體容器，流體容器容納清洗流體并連接到第一和第二主通道以便將清洗流體供應(yīng)到 主通道及一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)室。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，處理單元進(jìn)一步包括輔助 清洗單元，輔助清洗單元包括流體容器，流體容器容納清洗流體并連接到樣品通道以便將 清洗流體供應(yīng)到樣品通道，而且也可能供應(yīng)到一個(gè)或多個(gè)混合室，如該例中的情況。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了用于液體樣品自動(dòng)處理的新方法。該方法通過本 發(fā)明的上述處理單元實(shí)施。因此，該方法包括如下步驟提供如上所述的用于液體樣品自動(dòng) 處理的處理單元，該處理單元可根據(jù)前述實(shí)施例中任一個(gè)或任意組合來(lái)具體實(shí)施。該方法包括如下步驟將預(yù)定體積的試劑吸入第一主通道的孔口側(cè)部分中。該方 法還包括如下步驟將樣品吸入樣品通道中，以被保持在稱為寄存位置的預(yù)定位置中。該方 法還包括如下步驟將預(yù)定體積的樣品吸入第一主通道的泵側(cè)部分中。該方法還包括如下 步驟將該預(yù)定體積的樣品吸入至少一個(gè)反應(yīng)室中。該方法還包括如下步驟將該預(yù)定體 積的試劑吸入至少一個(gè)反應(yīng)室中。該方法還包括如下步驟檢測(cè)反應(yīng)室中容納的樣品/試 劑混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，預(yù)定體積的試劑和預(yù)定體積的樣品被同時(shí)吸 入至少一個(gè)反應(yīng)室中。替代性地，樣品和試劑可被分別地吸入反應(yīng)室中。因此，首先可將樣 品吸入反應(yīng)室中，隨后將試劑吸入反應(yīng)室中，反之亦然。根據(jù)本發(fā)明方法的進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施例，該方法包括下述步驟中的一個(gè)或多個(gè)在至少一個(gè)反應(yīng)室中混合樣品和試劑；在第一主通道的泵側(cè)部分中混合樣品和試劑；在連接到樣品通道的至少一個(gè)混合室中混合樣品；利用清洗流體清洗通道和/或室。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提出了另一種用于液體樣品自動(dòng)處理的新型微流體處理 單元。該處理單元包括至少一組第一和第二節(jié)段。第一和第二節(jié)段的每一個(gè)均包括至少兩個(gè)主通道，即至少一個(gè)第一主通道和一個(gè)第二主通道，其連接到用于在其 內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓或正壓的泵，其中，第一主通道和/或第二主通道可設(shè)置有孔口，用于引入氣態(tài) 系統(tǒng)流體；用于供應(yīng)液體樣品的至少一個(gè)樣品通道，其與第一主通道連通并且配備有開/關(guān) 閥；用于供應(yīng)試劑的一個(gè)或多個(gè)試劑通道，其可連接到容納了用于與液體樣品反應(yīng)的 試劑的試劑器皿，其中，每個(gè)試劑器皿與第一主通道或第二主通道連通并且配備有開/關(guān) 閥；
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用于進(jìn)行樣品和試劑的反應(yīng)的至少一個(gè)反應(yīng)室，其中，反應(yīng)室例如經(jīng)由至少一個(gè) 開/關(guān)閥分別通過第一和第二反應(yīng)室端口流體連接到第一和第二主通道；每個(gè)反應(yīng)室端口 可配備有開/關(guān)閥；至少一個(gè)反應(yīng)室可特別地互連在第一和第二主通道之間。在根據(jù)本發(fā)明第三方面的處理單元中，第一和第二節(jié)段相對(duì)于彼此連續(xù)布置。因 此，第一節(jié)段的第二主通道流體連接到第二節(jié)段的樣品通道，從而第一節(jié)段的至少一個(gè)反 應(yīng)室中所含的樣品/試劑混合物可被傳送到第二節(jié)段的反應(yīng)室，例如用于與另一種試劑混合根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，處理單元包括第三節(jié)段，第三節(jié)段包括樣品通道，該樣 品通道包括第一樣品通道部分和第二樣品通道部分。第一和第二通道部分連接到用于在其 內(nèi)產(chǎn)生正壓或負(fù)壓的泵。第三節(jié)段進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)混合及寄存室，其例如經(jīng)由至少 一個(gè)開/關(guān)閥通過第一和第二混合室端口流體連接到第一和第二樣品通道部分。一個(gè)或多 個(gè)混合及寄存室可特別地流體互連在第一和第二樣品通道部分之間。每個(gè)混合室端口可設(shè) 置有開/關(guān)閥。在本發(fā)明處理單元的第三節(jié)段中，第一樣品通道部分流體連接到容納樣品 的樣品器皿。第三節(jié)段的第二樣品通道部分流體連接到第一節(jié)段的樣品通道。在該情況下， 優(yōu)選地，樣品通道連接到稀釋流體通道，用于供應(yīng)適于稀釋樣品的稀釋流體。因此，樣品可 從樣品器皿被傳送到第三節(jié)段的樣品通道，可由混合及寄存室混合和/或可通過稀釋流體 通道得到稀釋，并且然后可被傳送到第一節(jié)段的樣品通道。由于分離的泵，可獨(dú)立于處理單 元的第二和第三節(jié)段進(jìn)行樣品的吸入、混合及稀釋。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，第一主通道在孔口和泵之間配備有開/關(guān)閥，其中，一 個(gè)或多個(gè)試劑通道與第一主通道的孔口側(cè)部分連通，并且其中，樣品通道與第一主通道的 泵側(cè)部分連通。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，處理單元耦接到分析單元，分析單元包括一個(gè) 檢測(cè)器，用于檢測(cè)第一和第二節(jié)段的反應(yīng)室中所含的反應(yīng)產(chǎn)物。因此，該檢測(cè)器是節(jié)段和反 應(yīng)室共享的共享檢測(cè)器。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提出了另一種用于液體樣品自動(dòng)處理的新方法。該方法 包括如下步驟提供上述根據(jù)本發(fā)明第三方面的處理單元；將一預(yù)定體積的第一試劑吸入第一節(jié)段的第一主通道的孔口側(cè)部分中；將一預(yù)定體積的樣品吸入第一節(jié)段的樣品通道中；將該預(yù)定體積的樣品吸入第一節(jié)段的第一主通道的孔口側(cè)部分中；將該預(yù)定體積的試劑吸入第一節(jié)段的至少一個(gè)反應(yīng)室中；將該預(yù)定體積的樣品吸入反應(yīng)室中，以產(chǎn)生樣品/試劑混合物；將樣品/試劑混合物從第一節(jié)段的反應(yīng)室吸到第二節(jié)段的至少一個(gè)反應(yīng)室；將一預(yù)定體積的第二試劑吸入第二節(jié)段的第一主通道的孔口側(cè)部分中；將該預(yù)定體積的第二試劑吸入容納了樣品/試劑混合物的反應(yīng)室中；并且檢測(cè)反應(yīng)室中容納的樣品/試劑混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。在本發(fā)明的處理單元中，一些開/關(guān)閥被示作定位成彼此鄰近，這意味著它們精 確地位于連通的流體通道的交叉點(diǎn)(即角部)。因此，流體可在一個(gè)流體通道內(nèi)被提供而 沒有其間的間隙，從而例如樣品和試劑可附于彼此。然而，相鄰的開/關(guān)閥僅僅是優(yōu)選的選擇。替代性地，連通的流體通道的開/關(guān)閥也可從流體通道的交叉點(diǎn)分開。在后一種情況
下，一個(gè)流體通道內(nèi)提供的流體中間可存在氣態(tài)或液態(tài)系統(tǒng)流體填充的間隙。本發(fā)明的上述實(shí)施例可單獨(dú)或者以其任意組合使用，而不偏離本發(fā)明的范圍。


根據(jù)下面的描述，本發(fā)明的其他和進(jìn)一步目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)將表現(xiàn)得更加全面。 所包含的附圖構(gòu)成說明書的一部分并且示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并且與上面給出的總 體描述和下面給出的詳細(xì)描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。圖1是示意圖，示出了本發(fā)明系統(tǒng)的示例性構(gòu)造的功能性實(shí)體；圖2是示意圖，示出了圖1構(gòu)造的示例性實(shí)施例；圖3是示意圖，示出了圖1構(gòu)造的另一個(gè)示例性實(shí)施例；圖4是示意圖，示出了圖1構(gòu)造的一個(gè)變形的示例性實(shí)施例；圖5是示意圖，示出了圖1構(gòu)造的另一個(gè)變形的示例性實(shí)施例；圖6是本發(fā)明系統(tǒng)的分配單元的示例性實(shí)施例的示意性頂視圖；圖7是本發(fā)明系統(tǒng)的示例性實(shí)施例的透視圖；圖8A-8B是圖7分配單元的示意性頂視圖(圖8A)和示意性剖視圖(圖8B)；圖9A-9B是示意圖，示出了圖7分配單元的不同實(shí)施例；圖10是示意性透視圖，示出了圖7分配單元的另一個(gè)實(shí)施例；圖11是示意性透視圖，示出了圖7分配單元的又一個(gè)實(shí)施例；圖12是示意性透視圖，示出了圖7分配單元的又一個(gè)實(shí)施例；圖13是示意圖，示出了本發(fā)明系統(tǒng)的處理單元的第一示例性構(gòu)造的功能性實(shí)體；圖14是示意圖，示出了本發(fā)明系統(tǒng)的處理單元的第二示例性構(gòu)造的功能性實(shí)體；圖15是示意圖，示出了圖14處理單元的示例性實(shí)施例；圖16A-16G示出了利用圖15處理單元來(lái)處理液體樣品的示例性方法；圖17是示意圖，示出了本發(fā)明系統(tǒng)的處理單元的第三示例性構(gòu)造的功能性實(shí)體；圖18是示意圖，示出了圖17處理單元的示例性實(shí)施例。附圖標(biāo)記列表1 系統(tǒng)2分析單元3處理單元4光學(xué)檢測(cè)器5試劑單元6分配單元7樣品單元8試劑容器9樣品管10樣品管裝載機(jī)構(gòu)11傳送帶12保持器
13分配通道14樣品管路15樣品引入件16互連器17第二試劑供應(yīng)通道18第一試劑供應(yīng)通道19流通式格間20連接通道21試劑管路22樣品管支架23插口位置24排出端口25連接器26子單元102樣品器皿103樣品吸入器104樣品和試劑R1/2/3配量器105樣品寄存器/稀釋器106樣品和試劑Rl配量器107混合與培養(yǎng)器108分析單元109試劑R2/3配量器110第一主通道111第二主通道112 主泵113 孔口114樣品通道115第一凍融閥116第一樣品通道部分117第二樣品通道部分118第一試劑通道119第二凍融閥120反應(yīng)室121第一反應(yīng)室端口122第二反應(yīng)室端口123第三凍融閥124第四凍融閥125孔口側(cè)部分126泵側(cè)部分
127第二試劑通道128第五凍融閥129第六凍融閥130輔助泵131混合室132混合室突起133第二混合室端口134第一混合室端口135第七凍融閥136稀釋流體通道137第八凍融閥138第九凍融閥139反應(yīng)室突起140檢測(cè)器141第十凍融閥142第一清洗單元閥143主清洗單元144第二清洗單元閥145輔助清洗單元146樣品引入件202樣品器皿203樣品吸入器204樣品寄存器/預(yù)稀釋器205樣品和試劑Rl配量器206混合與培養(yǎng)器207反應(yīng)混合物及試劑R2/3配量器208分析單元209 第一節(jié)段210 第二節(jié)段211第三節(jié)段212第一主通道213第二主通道214 泵215樣品通道216第一凍融閥217第一試劑配量室218第一試劑通道219第二凍融閥220反應(yīng)室
221第一反應(yīng)室端口222第二反應(yīng)室端口223第三凍融閥224 突起225第四凍融閥226 孔口227孔口側(cè)部分228泵側(cè)部分229第五凍融閥230互連通道231清洗單元232第一清洗單元閥233第二試劑通道234第二試劑配量室235第六凍融閥236檢測(cè)器237混合及寄存室238第一樣品通道部分239第二樣品通道部分240互連通道241第一混合室端口242第二混合室端口243第七凍融閥244第八凍融閥245第九凍融閥246第十凍融閥247樣品配量室248 孑L 口249第i^一凍融閥250樣品引入件251第十二凍融閥252 突起
具體實(shí)施例方式通過例示的方式描述了特定的示例性實(shí)施例，本發(fā)明可在這些實(shí)施例中得以實(shí) 施。參見圖1至3，說明了本發(fā)明的系統(tǒng)的用于分析液體樣品的示例性第一構(gòu)造及其 示例性實(shí)施例。相應(yīng)地，用于液體樣品處理的系統(tǒng)1包括適于處理液體樣品的多個(gè)(流通式)處
14理單元3，每個(gè)處理單元均是系統(tǒng)1的功能性和結(jié)構(gòu)性實(shí)體。系統(tǒng)1進(jìn)一步包括分析單元 2，分析單元2包括一個(gè)光學(xué)檢測(cè)器4，光學(xué)檢測(cè)器4例如可具體實(shí)施為光度計(jì)。處理單元3 與包括光學(xué)檢測(cè)器4的分析單元2 —起專用于同一類型的分析方法，例如根據(jù)用戶的特定 要求可涉及臨床化學(xué)、免疫化學(xué)、核酸測(cè)試、血液學(xué)、尿分析等。系統(tǒng)1進(jìn)一步包括設(shè)置有多 個(gè)試劑容器8的試劑單元5，試劑容器8儲(chǔ)存在被冷卻的隔室內(nèi)并且包含用于與樣品混合的 試劑。試劑可彼此相同或不同。系統(tǒng)1還進(jìn)一步包括樣品單元7，樣品單元7配備有樣品管 裝載機(jī)構(gòu)10，用于將樣品管9裝入系統(tǒng)1并且將樣品管9傳送到各種處理單元3。系統(tǒng)1 還進(jìn)一步包括用于分配一種或多種試劑的分配單元6，分配單元6設(shè)置有多個(gè)分配(流動(dòng)) 通道，以便將試劑以及任選地將樣品傳送到每個(gè)處理單元3。特別參見圖2，說明了圖1的系統(tǒng)1的第一構(gòu)造的示例性實(shí)施例。系統(tǒng)1包括多 個(gè)處理單元3，每個(gè)處理單元3通過分配單元6提供的多個(gè)分配通道13連接到多個(gè)試劑容 器8。雖然為了例示的目的示出了三個(gè)處理單元3和9個(gè)試劑容器8，但應(yīng)當(dāng)理解的是，根 據(jù)用戶的特定要求，可分別設(shè)想任何數(shù)量的處理單元3和試劑容器8。在系統(tǒng)1中，每個(gè)處理單元3連接到試劑單元5的試劑容器8的專用子集，其中， 一個(gè)子集中的每個(gè)試劑容器8均通過一個(gè)分配通道13連接到一個(gè)處理單元3，從而在每個(gè) 試劑容器8和關(guān)聯(lián)的處理單元3之間提供一對(duì)一的連接。因此，每個(gè)分配通道13均流體連 接一個(gè)試劑容器8和一個(gè)處理單元3。在系統(tǒng)1中，每個(gè)處理單元3進(jìn)一步通過一條樣品管路14連接到一個(gè)樣品引入件 15，從而使得容納在樣品管9中的樣品可被吸入處理單元3中。樣品引入件15例如可具體 實(shí)施為金屬針管。因此，每個(gè)處理單元3可利用樣品引入件15從專用的樣品管9吸入樣品。 樣品引入件15可以是樣品單元7的一部分。用于將樣品管9傳送到處理單元3的樣品管 裝載機(jī)構(gòu)10例如可具體實(shí)施為包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳送帶11的傳送帶傳動(dòng)裝置，電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳送 帶11設(shè)置有用于保持樣品管9的杯狀保持器12。因此，可通過如水平箭頭所示地驅(qū)動(dòng)傳送 帶10，經(jīng)由樣品管裝載機(jī)構(gòu)10將樣品管9傳送到處理單元3。另外，每個(gè)保持器12可被向 上升高，從而將使容納在其中的樣品管9朝向一個(gè)樣品引入件15運(yùn)動(dòng)，以致樣品引入件15 能夠如豎直箭頭所示地吸入容納在樣品管9中的樣品。系統(tǒng)1進(jìn)一步包括例如具體實(shí)施為光度計(jì)的一個(gè)光學(xué)檢測(cè)器4，用于光學(xué)地檢測(cè) 每個(gè)處理單元3中所含的樣品/試劑混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。光學(xué)檢測(cè)器4是分析單元2的一 部分，分析單元2基于光學(xué)地檢測(cè)到的反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)樣品進(jìn)行分析。因此，光學(xué)檢測(cè)器4適于 檢測(cè)從處理單元3中所含的樣品/試劑混合物的反應(yīng)產(chǎn)物發(fā)出的光。因此，處理單元3與 包括光學(xué)檢測(cè)器4的分析單元2 —起專用于預(yù)定類型的分析方法。在圖2的系統(tǒng)1的示例性實(shí)施例中，可并行地排布任何期望數(shù)量的處理單元3，而 每個(gè)處理單元3可訪問試劑單元5的試劑(即試劑容器8)的獨(dú)立子集。每個(gè)處理單元3 可進(jìn)一步訪問獨(dú)立樣品。因而，樣品吞吐量可根據(jù)用戶的特定要求而提高。除此之外，由于 處理單元3涉及同一類型的分析方法，即使當(dāng)一個(gè)或多個(gè)處理單元3失效時(shí)也能確保對(duì)樣 品的分析。此外，通過涉及同一類型分析方法的多個(gè)處理單元3，可進(jìn)行樣品的并行分析，從 而獲得多個(gè)冗余結(jié)果，這些冗余結(jié)果例如可通過計(jì)算其平均值而得到進(jìn)一步處理。樣品管裝載機(jī)構(gòu)10和光學(xué)檢測(cè)器4是所有處理單元3共用的系統(tǒng)部件。由于這 些共用的系統(tǒng)部件，系統(tǒng)1的制造成本可得到顯著降低。
特別參見圖3，說明了圖1的系統(tǒng)1的第一構(gòu)造的另一個(gè)示例性實(shí)施例。為了避免不必要的重復(fù)，僅說明相對(duì)圖2實(shí)施例的區(qū)別，除此之外，參照關(guān)于圖2 的說明。在圖3的系統(tǒng)1中，每個(gè)處理單元3不但可訪問試劑單元5的試劑的子集，而且可 訪問所有的試劑(即試劑容器8)。為此目的，流體分配單元6的分配通道13具體實(shí)施為中 間通道，其數(shù)量對(duì)應(yīng)于試劑單元5的試劑容器8的數(shù)量。為了將中間通道13連接到處理單 元3，系統(tǒng)1進(jìn)一步包括流體連接處理單元3和分配通道13的第一試劑供應(yīng)通道18，其中， 不同的第一試劑供應(yīng)通道18連接到不同的分配通道13。第一試劑供應(yīng)通道18的數(shù)量對(duì)應(yīng) 于分配通道13的數(shù)量乘以處理單元3的數(shù)量，從而在每個(gè)分配通道13和處理單元3之間 具有一對(duì)多的連接。系統(tǒng)1還進(jìn)一步包括流體連接試劑容器8和分配通道13的第二試劑 供應(yīng)通道17，其中，不同的第二試劑供應(yīng)通道17連接到不同的分配通道13。第二試劑供應(yīng) 通道17的數(shù)量對(duì)應(yīng)于分配通道13的數(shù)量，從而在第二試劑供應(yīng)通道17和分配通道13之 間具有一對(duì)一的連接。因此，在圖3的系統(tǒng)1中，每個(gè)處理單元3通過第一試劑供應(yīng)通道18連接到每個(gè) 中間通道16。除此之外，每個(gè)試劑容器8通過第二試劑供應(yīng)通道17連接到專用的中間通道 16，從而將每個(gè)試劑容器8連接到每個(gè)處理單元3。在圖3的系統(tǒng)1的示例性第二實(shí)施例中，可并行地排布任何期望數(shù)量的處理單元 3，其中，每個(gè)處理單元3可訪問試劑單元5的所有試劑(即試劑容器8)。因而，樣品吞吐 量可根據(jù)需要提高并且所有試劑可被供應(yīng)到所有處理單元3。結(jié)果，相比為每個(gè)處理單元3 提供試劑的獨(dú)立子集的情況，可節(jié)省費(fèi)用。特別參見圖4，說明了系統(tǒng)1的第二構(gòu)造的示例性實(shí)施例，該第二構(gòu)造是圖1的第 一構(gòu)造的變形。為了避免不必要的重復(fù)，僅說明相對(duì)圖2實(shí)施例的區(qū)別，除此之外，參照關(guān) 于圖2的說明。在圖4的第二構(gòu)造中，系統(tǒng)1包括設(shè)置有兩個(gè)不同檢測(cè)器的分析單元2，也即光學(xué) 檢測(cè)器4以及與儀器耦接的流通式格間(flow-through cell)。系統(tǒng)1進(jìn)一步包括兩個(gè)處 理單元3，其中，一個(gè)處理單元3耦接到光學(xué)檢測(cè)器4，光學(xué)檢測(cè)器4例如具體實(shí)施為光度計(jì) 以檢測(cè)從一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)室發(fā)出的光，另一個(gè)處理單元3通過連接通道20流體連接到流通 式格間19。因此，對(duì)應(yīng)的處理單元3的樣品/試劑混合物可被供應(yīng)到流通式格間19，以便 通過耦接到流通式格間19的儀器(未示出)檢測(cè)樣品/試劑混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。流通式 格間19例如可耦接到離子選擇電極(ISE)、諸如酶電化學(xué)檢測(cè)器的生物傳感器、電化學(xué)發(fā) 光檢測(cè)器(ECL)、光學(xué)檢測(cè)器等。因此，處理單元3與光學(xué)檢測(cè)器4以及流通式格間19 一起 涉及不同于彼此的第一和第二類型分析方法。在圖4的系統(tǒng)1中，一個(gè)樣品管9中所含的 樣品可通過一個(gè)樣品引入件15被吸入處理單元3，該樣品引入件15由歧管樣品管路14連 接到兩個(gè)處理單元3。在圖4的系統(tǒng)1中，每個(gè)處理單元3流體連接到試劑容器8的獨(dú)立子集，其特定于 所使用分析方法的類型。如圖4所示，例如三個(gè)試劑容器8與光學(xué)檢測(cè)器4的第一類型分 析方法結(jié)合使用，而兩個(gè)試劑容器8與流通式格間19的第二類型分析方法結(jié)合使用。每個(gè) 試劑容器8均通過流體分配單元6的一個(gè)分配通道13連接到關(guān)聯(lián)的處理單元3，從而在試 劑容器8和處理單元3之間實(shí)現(xiàn)一對(duì)一連接。
雖然為了例示的目的示出了涉及不同類型分析方法的兩個(gè)處理單元3，但應(yīng)當(dāng)理 解的是，根據(jù)用戶的特定要求，可設(shè)想任何數(shù)量的處理單元3，這些處理單元3可涉及各種 類型分析方法并且可耦接到各個(gè)檢測(cè)器。在圖4的系統(tǒng)1的示例性實(shí)施例中，可并行地排布任何期望數(shù)量的處理單元3，而 每個(gè)處理單元3可訪問試劑單元5的試劑的獨(dú)立子集，其特定于所使用的分析方法類型。通 過使用連接到每個(gè)處理單元3的一個(gè)樣品引入件15，可并行地使用兩種或多種不同的預(yù)定 類型分析方法來(lái)分析一個(gè)樣品。特別參見圖5，說明了系統(tǒng)1的第三構(gòu)造的示例性實(shí)施例，該第三構(gòu)造是圖1的第 一構(gòu)造的另一個(gè)變形。為了避免不必要的重復(fù)，僅說明相對(duì)圖4實(shí)施例的區(qū)別，除此之外， 參照關(guān)于圖4的說明。在圖5的實(shí)施例中，系統(tǒng)1包括處理單元3的第一子集(例如兩個(gè))和處理單元3 的第二子集(例如三個(gè))，第一子集耦接到光學(xué)檢測(cè)器4因而涉及第一類型分析方法，第二 子集耦接到與儀器耦接的流通式格間19因而涉及不同于第一類型的第二類型分析方法。 光學(xué)檢測(cè)器4例如可具體實(shí)施為光度計(jì)以檢測(cè)從與其耦接的處理單元3的第一子集的反應(yīng) 室發(fā)出的光。流通式格間19通過歧管連接通道20流體連接到處理單元3的第二子集，從 而處理單元3的第二子集的反應(yīng)室的樣品/試劑混合物可被傳送到流通式格間19以便對(duì) 該混合物進(jìn)行檢測(cè)。一個(gè)樣品管9的樣品可通過一個(gè)樣品引入件15被同時(shí)吸入第一和第二子集的所 有處理單元3，該樣品引入件15通過歧管樣品管路14連接到所有處理單元3。處理單元3 的第一子集中的處理單元3 (其涉及第一類型分析方法)可訪問試劑單元5的試劑容器8的 第一子集，該第一子集包括特定于第一類型分析方法的所有試劑(即試劑容器8)。除此之 外，處理單元3的第二子集中的處理單元3(其涉及第二類型分析方法)可訪問試劑單元5 的試劑容器8的第二子集，該第二子集包括特定于第二類型分析方法的所有試劑(即試劑 容器8)。為此目的，流體分配單元6的分配通道13包括分配通道的第一子集和分配通道的 第二子集，其每一個(gè)均具體實(shí)施為中間通道。為了將處理單元3的第一子集和第二子集中 的處理單元3分別流體連接到分配通道13的第一子集和第二子集，系統(tǒng)1進(jìn)一步分別包括 第一試劑供應(yīng)通道18的第一子集和第二子集，其每一個(gè)均流體連接一個(gè)處理單元3和一個(gè) 分配通道13，其中，不同的第一試劑供應(yīng)通道18連接到不同的分配通道13。為了將試劑容 器8的第一子集和第二子集中的試劑容器8分別流體連接到分配通道13的第一子集和第 二子集，系統(tǒng)1還進(jìn)一步分別包括第二試劑供應(yīng)通道17的第一子集和第二子集，其每一個(gè) 均流體連接一個(gè)試劑容器8和一個(gè)分配通道13，其中，不同的第二試劑供應(yīng)通道17連接到 不同的分配通道13。在圖5中，雖然處理單元3的第一子集包括耦接到光學(xué)檢測(cè)器4的兩個(gè)處理單元 3，而處理單元3的第二子集包括耦接到流通式格間19的三個(gè)處理單元3，但應(yīng)當(dāng)理解的是， 根據(jù)用戶的特定要求，可設(shè)想分別耦接到光學(xué)檢測(cè)器4和流通式格間19的任何數(shù)量的處理 單元3。在圖5所示系統(tǒng)1的實(shí)施例中，可并行地排布任何期望數(shù)量的專用于特定類型分 析方法的處理單元3，而該特定類型分析方法的每個(gè)處理單元3可訪問特定于其的試劑單 元5的所有試劑。使用連接到處理單元3的一個(gè)樣品引入件15，可利用不同類型分析方法
17并行地分析一個(gè)樣品，其中，每種類型分析方法涉及多個(gè)處理單元3。因此，圖5的系統(tǒng)1允 許使用不同類型分析方法非?？焖俚胤治鰳悠罚瑥亩档蜆悠贩治龅闹苻D(zhuǎn)時(shí)間。即使當(dāng)個(gè) 別幾個(gè)處理單元3失效時(shí)，冗余的流體處理單元3也能夠并行地分析樣品，而不會(huì)限制可用 的分析方法。這尤其允許使用不同類型分析方法并行地確定一個(gè)樣品的一組預(yù)定參數(shù)。參見圖6，說明了圖3和圖5所示系統(tǒng)1的分配單元6的示例性實(shí)施例。相應(yīng)地，分配單元6是固體基片，例如具體實(shí)施為設(shè)置有多個(gè)分配通道13的平板， 這些分配通道13相對(duì)于彼此平行的對(duì)準(zhǔn)。分配通道13可具體實(shí)施為在基片表面中加工的 溝槽，該溝槽可例如被箔覆蓋或者替代性地可形成在基片內(nèi)。每個(gè)處理單元3 (為了例示的目的，例如示出了五個(gè)處理單元3)可通過第一試劑 供應(yīng)管路18訪問每個(gè)分配通道13。每個(gè)第一試劑供應(yīng)管路18流體連接一個(gè)處理單元3和 一個(gè)分配通道13 (一對(duì)一連接)，其中，不同的第一試劑供應(yīng)管路18連接到不同的分配通道 13。每個(gè)試劑容器8(為了例示的目的，例如示出了三個(gè)試劑容器8)可通過第二試劑供應(yīng) 管路17訪問各個(gè)分配通道13。每個(gè)第二試劑供應(yīng)管路17流體連接一個(gè)試劑容器8和一個(gè) 分配通道13 (—對(duì)一連接)，其中，不同的第二試劑供應(yīng)管路17連接到不同的分配通道13。 第一試劑供應(yīng)管路18通過流體互連器16流體連接到分配通道13，流體互連器16使得流體 能夠自由地從其中穿過。類似地，第二試劑供應(yīng)管路17通過流體互連器16流體連接到分 配通道13，流體互連器16使得流體能夠自由地從其中穿過。第一試劑供應(yīng)管路18和分配 通道13布置于不同水平(豎直高度)。雖然圖中未示出，但替代性地，第一和/或第二試劑 供應(yīng)管路17、18可以是分配單元6的一部分。在圖6所示系統(tǒng)1的分配單元6的示例性實(shí)施例中，分配單元6是設(shè)置有分配通 道13的固體基片。在其變形中，固體分配單元6進(jìn)一步設(shè)置有第一試劑供應(yīng)管路18和/ 或第二試劑供應(yīng)管路17。在這種情況下，處理單元3和/或試劑容器8可流體連接到第一 和/或第二試劑供應(yīng)管路，例如通過將處理單元3和/或試劑容器8插到分配單元6的專 用端口。參見圖7，圖7是本發(fā)明的系統(tǒng)1的另一個(gè)示例性實(shí)施例的透視圖。相應(yīng)地，在系統(tǒng)1中，樣品單元7設(shè)置有樣品管裝載機(jī)構(gòu)10，用于將樣品管9裝入 系統(tǒng)1中并且將樣品管9傳送到各個(gè)處理單元3的每一個(gè)。樣品管裝載機(jī)構(gòu)10具體實(shí)施 為傳送帶驅(qū)動(dòng)裝置，其包括電極驅(qū)動(dòng)的傳送帶11，傳送帶11適于傳送保持住樣品管9的多 個(gè)樣品管支架22。在系統(tǒng)1中，試劑單元5設(shè)置有多個(gè)試劑容器8。系統(tǒng)1進(jìn)一步包括用于處理樣品 的多個(gè)處理單元3，這些處理單元3具有平的形狀。分析單元2包括具體實(shí)施為光度計(jì)的一個(gè)光學(xué)檢測(cè)器4，以檢測(cè)從樣品與一種或 多種試劑的反應(yīng)產(chǎn)物發(fā)出的光。分析單元2進(jìn)一步包括耦接到儀器的一個(gè)流通式格間19， 以檢測(cè)從被傳送到流通式格間19的樣品與一種或多種試劑的反應(yīng)產(chǎn)物發(fā)出的光。光學(xué)檢 測(cè)器4耦接到處理單元3的第一子集，而流通式格間19通過歧管連接通道20流體連接到 處理單元3的第二子集。光學(xué)檢測(cè)器4和流通式格間19涉及不同類型的分析方法。在系統(tǒng)1中，分配單元6是平的主體，其具有類似板的形狀。其設(shè)置有用于傳送流 體的多個(gè)分配通道(未示出)。分配通道通過第二試劑供應(yīng)管路17連接到試劑容器8，從 而將每個(gè)試劑容器8連接到一個(gè)分配通道。每個(gè)處理單元3流體連接到例如具體實(shí)施為金屬針管的獨(dú)立樣品引入件15。每個(gè)樣品引入件15可例如通過抬升樣品管9而被浸入樣品 管9中，以便吸入其內(nèi)所含的樣品。如圖7所示，試劑單元5、分析單元2以及樣品單元7布置于不同的豎直高度(水 平)，其中，試劑單元5位于分析單元2上面，并且樣品單元7位于分析單元2下面。因此， 在系統(tǒng)1中，試劑容器8可易于被置換。系統(tǒng)1的每個(gè)單元均是功能性和結(jié)構(gòu)性實(shí)體并且 例如具體實(shí)施為模塊化單元。圖8A是圖7的系統(tǒng)1的分配單元6的示例性實(shí)施例的示意性頂視圖，如圖8A所 示，分配單元8設(shè)置有例如五個(gè)插口位置(或稱插接位置，plug positions) 23 (例如插座)， 其每一個(gè)均適于接收一個(gè)處理單元3。每個(gè)插口位置23設(shè)置有分配通道13的多個(gè)排出端 口 24，這些排出端口 24具體實(shí)施為(例如凹形)插入端口。因此，流體可易于經(jīng)由排出端 口 24在分配通道和處理單元3之間傳遞。圖8B是圖8A的分配單元6的示意性剖視圖，如圖8B所示，每個(gè)處理單元3設(shè)置 有多個(gè)(例如凸形)連接器25，這些連接器25可連接到(例如插入)排出端口 24，用于定 位處理單元3并且將處理單元3與多個(gè)分配通道流體連接。每個(gè)處理單元3具有平的形狀 并且位于平的分配單元6的上表面上，與分配單元6平行對(duì)準(zhǔn)。在圖9A中，示出了圖7的系統(tǒng)1的分配單元6的另一個(gè)實(shí)施例。相應(yīng)地，分配單 元6設(shè)置有多個(gè)模塊化子單元26，這些模塊化子單元26的每一個(gè)均設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)插口 位置23，用于接收處理單元3的獨(dú)立子集。與獨(dú)立子單元26關(guān)聯(lián)的每個(gè)處理單元3例如可 涉及一種預(yù)定類型分析方法。替代性地，一個(gè)子集中的處理單元3可涉及不同類型分析方 法。在所示實(shí)施例中，處理單元3和/或子單元26可易于置換。在圖9B中，示出了圖7的分配單元6的另一個(gè)實(shí)施例。相應(yīng)地，分配單元6是集 成的模塊化單元，其設(shè)置有多個(gè)插口位置23，用于接收處理單元3。處理單元3可涉及一種 預(yù)定類型分析方法。替代性地，處理單元3可涉及不同的預(yù)定類型分析方法。參見圖10，其示出了圖7的分配單元6的另一個(gè)實(shí)施例的示意性透視圖。為了避 免不必要的重復(fù)，僅說明相對(duì)圖8A、8B實(shí)施例的區(qū)別，除此之外，參照關(guān)于圖8A、8B的說明。相應(yīng)地，平的分配單元6設(shè)置有相對(duì)于彼此平行對(duì)準(zhǔn)的多個(gè)分配通道13。處理 單元3各自具有平的形狀并且相對(duì)于平的分配單元6正交地對(duì)準(zhǔn)，分配單元6在它們之間 具有小的節(jié)距(Pitch)。這種實(shí)施例允許處理單元3的非常緊湊的布置結(jié)構(gòu)，處理單元3 例如可被插入分配單元6的插口位置23中。而且，每個(gè)處理單元3均具有小的占用空間 (footprint)，用于與分配單元6插接。在這種情況下，處理單元3例如可流體連接到一個(gè) 或多個(gè)流通式格間19，以便檢測(cè)樣品和試劑的反應(yīng)產(chǎn)物。參見圖11，其示出了圖7的分配單元6的另一個(gè)實(shí)施例的示意性頂視圖。為了避 免不必要的重復(fù)，僅說明相對(duì)圖8A、8B實(shí)施例的區(qū)別，除此之外，參照關(guān)于圖8A、8B的說明。相應(yīng)地，平的分配單元6設(shè)置有多個(gè)分配通道13，這些分配通道13具體實(shí)施為相 對(duì)于彼此同心布置的封閉回路。具有平的形狀的處理單元3相對(duì)于平的分配單元6平行地 對(duì)準(zhǔn)并且沿封閉回路式分配通道13的周向布置。這種實(shí)施例允許處理單元3的非常緊湊 的布置結(jié)構(gòu)，處理單元3例如可被插入分配單元6的插口位置23中。每個(gè)處理單元3均流 體連接到中心樣品引入件15，以便將樣品并行地供應(yīng)到處理單元3。處理單元3例如可耦 接到諸如旋轉(zhuǎn)光度計(jì)的光學(xué)檢測(cè)器4，以便光學(xué)地檢測(cè)各個(gè)樣品與一種或多種試劑的反應(yīng)
19產(chǎn)物。參見圖12，其示出了圖7的分配單元6的另一個(gè)實(shí)施例的示意性頂視圖。為了避 免不必要的重復(fù)，僅說明相對(duì)圖8A、8B實(shí)施例的區(qū)別，除此之外，參照關(guān)于圖8A、8B的說明。相應(yīng)地，平的分配單元6設(shè)置有例如兩個(gè)插口位置23 (插座)，這些插口位置23的 每一個(gè)均適于接收處理單元3。每個(gè)插口位置23設(shè)置有分配通道13的多個(gè)排出端口 24， 這些排出端口 24具體實(shí)施為(例如凹形)插入端口。分配單元6的分配通道13在不同于 彼此的第一和第二水平(豎直高度)內(nèi)延伸并且可從第一水平改變到第二水平，反之亦然。更具體而言，如圖12所示，分配通道13可從上面的第一水平(較粗的線)改變到 下面的第二水平(較細(xì)的線)或者從下面的第二水平改變到上面的第一水平，并且也可岔 開到相鄰的分配通道13。每個(gè)排出端口 24流體連接到位于下面第二水平的分配通道13。 處理單元3例如可具體實(shí)施為“槽卡”，以被插入排出端口 24中。這種實(shí)施例有利地允許分 配通道13的高度密集布置以及允許排出端口 24之間比較大的相互間距離，這種比較大的 相互間距離對(duì)于密封等是必要的。參見圖13，其示出了本發(fā)明系統(tǒng)1的微流體處理單元3的第一示例性構(gòu)造的功能 性實(shí)體的示意圖，用于分析液體樣品。相應(yīng)地，包含在樣品器皿102中的用于液體樣品處理的處理單元3包括各種功能 性實(shí)體，其中包括稱為“樣品吸入器103”的功能性實(shí)體，樣品吸入器103可連接到樣品器 皿102，這允許樣品器皿102中所含的液體樣品被吸入處理單元3。功能性實(shí)體樣品吸入 器103連接到另一個(gè)稱為“樣品寄存器/稀釋器105”的功能性實(shí)體，樣品寄存器/稀釋器 105用于利用稀釋流體稀釋樣品并且寄存該樣品。功能性實(shí)體樣品寄存器/稀釋器105連 接到另一個(gè)稱為“樣品和試劑RV2/3配量器104”的功能性實(shí)體，樣品和試劑RV2/3配量 器104用于對(duì)樣品以及第一到第三組試劑Rl、R2和R3的一種或多種試劑進(jìn)行配量(或稱 定量給料)。功能性實(shí)體樣品和試劑R1/2/3配量器104連接到另一個(gè)稱為“混合與培養(yǎng)器 107”的功能性實(shí)體，混合與培養(yǎng)器107用于將樣品與試劑混合并且培養(yǎng)所獲得的樣品/試 劑混合物以便進(jìn)行反應(yīng)。另一個(gè)稱為“分析單元108”的功能性實(shí)體包括用于檢測(cè)所獲得樣 品/試劑混合物的反應(yīng)產(chǎn)物的檢測(cè)器，并且用于基于檢測(cè)到的反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)樣品進(jìn)行分析。參見圖14，其示出了本發(fā)明系統(tǒng)1的微流體處理單元3的第一示例性構(gòu)造的功能 性布局的示意圖。為了避免不必要的重復(fù)，僅說明相對(duì)圖13的第一示例性構(gòu)造的區(qū)別，除 此之外，參照關(guān)于圖13的說明。相應(yīng)地，在處理單元3中，功能性實(shí)體混合與培養(yǎng)器107連接到另一個(gè)稱為“樣品 和試劑Rl配量器106”的功能性實(shí)體以及另一個(gè)稱為“試劑R2/3配量器109”的功能性實(shí) 體，樣品和試劑Rl配量器106用于對(duì)樣品以及第一組試劑Rl的試劑進(jìn)行配量，試劑R2/3 配量器109用于對(duì)第二和第三組試劑R2/3的試劑進(jìn)行配量，第二和第三組試劑R2/3不同 于如功能性實(shí)體樣品和試劑Rl配量器106所預(yù)定的第一組試劑Rl。包括了檢測(cè)器的分析 單元108用于檢測(cè)所獲得樣品/試劑混合物的反應(yīng)結(jié)果，以便基于檢測(cè)到的反應(yīng)結(jié)果對(duì)樣 品進(jìn)行分析。特別參見圖15，說明了圖14的處理單元3的第二構(gòu)造的示例性實(shí)施例。相應(yīng)地，微流體處理單元3包括多個(gè)通道和室，流體可穿過這些通道和室傳輸以 便對(duì)流體樣品進(jìn)行分析。通道和室的截面尺寸通常在微米尺度的量級(jí)上，并且例如可小至
201 μ m到500 μ m。處理單元3包含了例如為空氣的氣態(tài)系統(tǒng)流體，或者替代性地包含氣態(tài)和 液態(tài)系統(tǒng)流體的組合，從而可通過在這些通道和室內(nèi)產(chǎn)生負(fù)或正的(大氣)壓來(lái)傳送樣品 和試劑以及其他感興趣的流體穿過這些通道和室。更具體而言，微流體處理單元3包括第一主通道110和第二主通道111。每個(gè)主通 道110、111的一端設(shè)置有孔口 113以使外界空氣進(jìn)入處理單元3。第二主通道111的另一 端流體連接到第一主通道110。第一主通道110的另一端連接到主泵112。通過使用主泵 112，可在第一主通道110和第二主通道111內(nèi)均產(chǎn)生正或負(fù)的(大氣)壓。在微流體處理單元3中，液體樣品可穿過樣品通道114被傳送到第一主通道110， 樣品通道114可連接到容納液體樣品S的樣品器皿102。樣品通道114的一端流體連接到 第一主通道110而其另一端流體連接到樣品引入件146，樣品引入件146可用于從樣品器皿 102吸入樣品。樣品通道114配備有第一凍融閥115，從而使得樣品能夠從樣品通道114流 到第一主通道110或者阻擋樣品如此流動(dòng)。第一凍融閥115定位成鄰近樣品通道114的通 向第一主通道110處的開口。微流體處理單元3進(jìn)一步包括多個(gè)第一試劑通道118，用于將第一組試劑Rl供應(yīng) 到第一主通道110。每個(gè)第一試劑通道118均連接到第一試劑器皿(未示出)，第一試劑器 皿容納用于與液體樣品反應(yīng)的第一組試劑Rl中的試劑。第一試劑器皿中所含的第一組試 劑Rl可包括專用于預(yù)定的第一試驗(yàn)的一種或彼此不同的多種試劑，該預(yù)定的第一試驗(yàn)適 于分析樣品S中的一種或多種分析物。每個(gè)第一試劑通道118均通向第一主通道110并且 配備有第二凍融閥119，從而可使得試劑能夠從第一試劑通道118流向第一主通道110或者 阻擋試劑如此流動(dòng)。第二凍融閥119定位成鄰近第一試劑通道118通向第一主通道110處 的開口。微流體處理單元3進(jìn)一步包括多個(gè)反應(yīng)室120，用于進(jìn)行液體樣品和試劑的反應(yīng)。 反應(yīng)室120例如可具體實(shí)施為流通式試管。每個(gè)反應(yīng)室120均通過第一反應(yīng)室端口 121和 第二反應(yīng)室端口 122互連在第一主通道110和第二主通道111之間，第一反應(yīng)室端口 121 將反應(yīng)室120連接到第一主通道110，第二反應(yīng)室端口 122將反應(yīng)室120連接到第二主通道 111。端口 121、122中的每一個(gè)均配備有第三凍融閥123，從而分別使得流體能夠在反應(yīng)室 120以及第一和第二主通道110、111之間流動(dòng)或者阻擋流體如此流動(dòng)。每個(gè)反應(yīng)室120進(jìn) 一步配備有多個(gè)凸輪狀(反應(yīng)室)突起139，突起139減小了反應(yīng)室120的內(nèi)直徑。當(dāng)執(zhí)行 主泵112產(chǎn)生的正壓或負(fù)壓所引起的往復(fù)流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，突起139適于在反應(yīng)室120內(nèi)混合 流體。在處理單元3中，可使用多個(gè)(例如四十個(gè))反應(yīng)室120，這些反應(yīng)室相對(duì)于彼此 平行布置。反應(yīng)室120具體實(shí)施為培養(yǎng)室，用于培養(yǎng)其內(nèi)容納的樣品/試劑混合物，因而適 于在一個(gè)或多個(gè)時(shí)間間隔期間將樣品/試劑混合物保持于一個(gè)或多個(gè)預(yù)定溫度，以便使得 樣品與一種或多種試劑之間能夠發(fā)生反應(yīng)。如從圖15可看到的，第一主通道110配備有位于孔口 113和主泵112之間的第四 凍融閥124。第四凍融閥124將第一主通道110分隔為其孔口側(cè)部分125和泵側(cè)部分126。 每個(gè)第一試劑通道118均與第一主通道110的孔口側(cè)部分125連通。樣品通道114與第一 主通道110的泵側(cè)部分126連通，其中，樣品通道114通向第一主通道110處的開口定位成 鄰近第一主通道110的第四凍融閥124，樣品通道114的第一凍融閥115定位成鄰近第四凍融閥124。而且，第一反應(yīng)室端口 121與第一主通道110的泵側(cè)部分126連通。處理單元進(jìn)一步包括多個(gè)第二試劑通道127，用于將第二和第三組試劑R2/R3中 的試劑供應(yīng)到第二主通道111。第二試劑通道127連接到第二和第三試劑器皿(未示出)。 第二和第三試劑器皿容納用于與液體樣品反應(yīng)的第二和第三組試劑R2/R3中的試劑，第二 和第三組試劑R2/R3不同于第一試劑器皿中所含的第一組試劑Rl。第二和第三試劑器皿中 所含的第二和第三組試劑R2、R3可包括專用于預(yù)定的第一試驗(yàn)或預(yù)定的第二試驗(yàn)的一種 或彼此不同的多種試劑，該預(yù)定的第一試驗(yàn)或第二試驗(yàn)適于分析樣品S中的一種或多種分 析物。每個(gè)第二試劑通道127均與第二主通道111連通并且配備有第五凍融閥128，從而 使得試劑能夠從第二試劑通道127流向第二主通道111或者阻擋試劑如此流動(dòng)。第二試劑
通道127的每個(gè)第五凍融閥128定位成鄰近第二試劑通道127通向第二主通道111處的開□。第二主通道111配備有數(shù)量上與反應(yīng)室120 —致的并且與每個(gè)反應(yīng)室120關(guān)聯(lián)的 多個(gè)第六凍融閥129。這些第六凍融閥129布置在所關(guān)聯(lián)的反應(yīng)室120的第二反應(yīng)室端口 122通向第二主通道111處的開口和主泵112之間。這些第六凍融閥129中的每一個(gè)均定 位成鄰近第二反應(yīng)室端口 122的開口。除此之外，第二反應(yīng)室端口 122的第三凍融閥123 中的每一個(gè)均定位成鄰近第二主通道111的第六凍融閥129。處理單元3進(jìn)一步包括輔助泵130，輔助泵130連接到樣品通道114用于在其內(nèi)產(chǎn) 生負(fù)壓或正壓。樣品通道114通過第一和第二混合室端口 134、133連接到多個(gè)混合室131。 在處理單元3中，可設(shè)想相對(duì)于彼此平行布置的多個(gè)(例如五個(gè))混合室131?；旌鲜?31 將樣品通道114分隔為其第一樣本通道部分116和第二樣品通道部分117。混合室131的 第一混合室端口 134與第一樣品通道部分116連通，而第二混合室端口 133與第二樣品通 道部分117連通?；旌鲜叶丝?133、134配備有第七凍融閥135，從而使得樣品能夠在每個(gè)混 合室131和樣品通道114之間流動(dòng)或者阻擋樣品如此流動(dòng)。此外，每個(gè)混合室131均配備 有朝向彼此突出的多個(gè)凸輪狀(混合室)突起132，以減小混合室131的內(nèi)直徑。當(dāng)執(zhí)行輔 助泵130產(chǎn)生的正壓或負(fù)壓所引起的往復(fù)流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，突起132適于在混合室131內(nèi)混合 流體。處理單元3進(jìn)一步包括用于供應(yīng)稀釋流體的稀釋流體通道136，以便稀釋液體樣 品。稀釋流體通道136連接到稀釋流體器皿(未示出)，稀釋流體器皿容納諸如水的流體以 便稀釋樣品。稀釋流體通道136與樣品通道114連通并且配備有第八凍融閥137，第八凍融 閥137定位成鄰近稀釋流體通道136通向樣品通道114處的開口。此外，樣品通道114配 備有第九凍融閥138，第九凍融閥138位于稀釋流體通道136通向樣品通道114處的開口以 及樣品器皿102之間。樣品通道114的第九凍融閥138定位成鄰近稀釋流體通道136的第 八凍融閥137。因此，通過使用輔助泵130，樣品可被吸入樣品通道114并且利用稀釋流體 被稀釋，而不影響第一和第二主通道110、111以及反應(yīng)室120中的流體操作。在處理單元3中，第一和第二主通道110、111進(jìn)一步配備有鄰近孔口 113的第十 凍融閥141，從而第一和第二主通道110、111的孔口側(cè)端部可被關(guān)閉。處理單元3進(jìn)一步包括主清洗單元143，主清洗單元143通過第一清洗單元閥142 連接到第一和第二主通道110、111，第一清洗單元閥142例如可具體實(shí)施為雙向閥。主清洗單元143可用于向第一和第二主通道110、111供應(yīng)清洗流體，從而清洗主通道110、111和 反應(yīng)室120。第一清洗單元閥142可用于將主清洗單元143連接到主通道110、111或者從 主通道IlOUll斷開。處理單元3進(jìn)一步包括輔助清洗單元145，輔助清洗單元145通過第二清洗單元 閥144連接到樣品通道114，第二清洗單元閥144例如可具體實(shí)施為雙向閥。輔助清洗單元 145可用于向樣品通道114供應(yīng)清洗流體，從而清洗樣品通道114和混合室131。第二清洗 單元閥144可用于將輔助清洗單元145連接到樣品通道114或者從樣品通道114斷開。分析單元2包括一個(gè)檢測(cè)器140，用于檢測(cè)反應(yīng)室120中所含樣品/試劑混合物的 反應(yīng)產(chǎn)物。因此，檢測(cè)器140用于檢測(cè)所有反應(yīng)室120中的反應(yīng)產(chǎn)物。檢測(cè)器140例如可 具體實(shí)施為適于接收光學(xué)信號(hào)的掃描光學(xué)檢測(cè)器，該光學(xué)信號(hào)例如為反應(yīng)室120中所含樣 品/試劑混合物發(fā)出的熒光信號(hào)。在本發(fā)明的處理單元3中，每個(gè)凍融閥均一直通過與通道接觸的冷接觸件(“指形 冷凍器”)而被冷卻，例如被冷卻到具有-30°C的溫度，以使到達(dá)凍融閥的水狀流體被快速冰 凍并產(chǎn)生冰栓，阻擋住凍融閥位置處的流體流動(dòng)。冷接觸件例如可通過熱電裝置而被冷卻， 熱電裝置例如為利用珀耳帖效應(yīng)的珀耳帖元件。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，當(dāng)珀耳帖元件 中通過電流并且取決于所施加電流的方向，珀耳帖元件用作吸收熱量的熱沉，由此冷卻該 接觸件。除此之外，凍融閥的冰栓可通過使用加熱裝置局部引入熱能而融化，例如通過指向 凍融閥的激光束或者通過利用電阻產(chǎn)生歐姆熱。雖然圖15中未示出，但分析元件2進(jìn)一步包括控制單元，控制單元例如可具體實(shí) 施為可編程邏輯控制器，該可編程邏輯控制器運(yùn)行設(shè)置有指令的計(jì)算機(jī)可讀程序以根據(jù)樣 品的自動(dòng)分析來(lái)執(zhí)行操作?？刂茊卧B接到需要控制和/或提供信息的部件。更具體而言， 控制單元從處理單元3的不同部件接收信息并且產(chǎn)生并傳送對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)。因此，控制 單元電連接到主和輔助泵12、30，主和輔助清洗單元143、145，第一和第二清洗單元閥142、 144以及每個(gè)凍融閥，以便冷卻這些凍融閥并且致動(dòng)加熱裝置以打開凍融閥。特別地，控制 單元被設(shè)置成控制樣品引入件以及樣品到反應(yīng)室120的傳送?？刂茊卧贿M(jìn)一步設(shè)置成控 制試劑引入件以及試劑到反應(yīng)室120的傳送?？刂茊卧贿M(jìn)一步設(shè)置成控制樣品與一種或 多種試劑的反應(yīng)以獲得反應(yīng)產(chǎn)物。而且，控制單元被進(jìn)一步設(shè)置成控制基于通過檢測(cè)器140 獲得的反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)樣品的分析。在上面的處理單元3中，在具有相鄰的凍融閥的情況下，這些凍融閥被定位成精 確地位于連通的流體通道的交叉點(diǎn)(即角部)。因此，流體可在一個(gè)流體通道內(nèi)被提供而沒 有其間的間隙，從而例如樣品和試劑可附于彼此。然而，相鄰的凍融閥僅僅是優(yōu)選的選擇。 替代性地，連通的流體通道的凍融閥也可從流體通道的交叉點(diǎn)分開。在后一種情況下，一個(gè) 流體通道內(nèi)提供的流體中間可存在氣態(tài)或液態(tài)系統(tǒng)流體填充的間隙。特別參見圖16A到圖16G，說明了一種使用圖15的結(jié)構(gòu)布局分析液體樣品的示例 性方法。在圖16A到圖16G中，為了簡(jiǎn)化圖形，僅繪出了樣品通道114的第一主通道110側(cè) 端部。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，樣品通道114包括圖15中所示的所有部件。在第一步驟(“樣品吸入”)中，通過主泵112在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，將期望 體積的樣品S從樣品器皿102吸入樣品通道114。樣品通道114的第一凍融閥115用于在 樣品通道114的死端(dead end)擋住樣品S。樣品S被暫時(shí)保持(即寄存)在那里，以便
23后續(xù)使用。由于第一凍融閥115位于樣品通道114的死端位置，從而在樣品被吸入第一主 通道110的情況下可避免形成氣泡(圖16A)。在第二步驟(“試劑Rl的配量”)中，將一預(yù)定體積的選自第一組試劑Rl的一種 試劑吸入第一主通道110。為此目的，打開第一試劑通道118中的選定一個(gè)(例如標(biāo)識(shí)出的 最左外側(cè)那個(gè))的第二凍融閥119，該第一試劑通道118中的選定一個(gè)容納了將要與樣品 S進(jìn)行的對(duì)應(yīng)試驗(yàn)的第一組試劑Rl中的試劑。然后，通過使主泵112作用在第一試劑通道 118上而同時(shí)使第二凍融閥119打開，以在第一主通道110中產(chǎn)生負(fù)壓，由此將試劑吸入第 一主通道110中。因此，利用主泵112實(shí)施了對(duì)試劑的基于氣態(tài)系統(tǒng)流體(或基于氣態(tài)和 液態(tài)系統(tǒng)流體)的泵送。在為了配量期望體積的試劑所必要的預(yù)定時(shí)間段之后，通過充分 冷卻第二凍融閥119以產(chǎn)生冰栓來(lái)關(guān)閉第二凍融閥119，從而在第一主通道110中提供一預(yù) 定體積的試劑。因此，打開或關(guān)閉第二凍融閥119允許對(duì)試劑進(jìn)行精確地配量。在第一主 通道110中，第四凍融閥124用于擋住試劑而在樣品端口的緊前面沒有氣泡，也就是說，在 樣品通道114的開口的緊前面。因此，第四凍融閥124允許將試劑精確地保持在預(yù)定位置 (圖 16B)。在第三步驟(“樣品的配量”)中，將一預(yù)定體積的樣品S吸入第一主通道110中。 為此目的，打開樣品通道114的第一凍融閥115，并且通過使主泵112作用在樣品通道114 上而同時(shí)使第一凍融閥115打開，以在第一主通道110中產(chǎn)生負(fù)壓，由此將樣品S吸入第一 主通道110中。因此，利用主泵112實(shí)施了對(duì)樣品S的基于氣態(tài)系統(tǒng)流體(或基于氣態(tài)和 液態(tài)系統(tǒng)流體)的泵送。在為了配量期望體積的樣品S所必要的預(yù)定時(shí)間段之后，通過充 分冷卻第一凍融閥115以產(chǎn)生冰栓來(lái)關(guān)閉第一凍融閥115，從而在第一主通道110中提供一 預(yù)定體積的樣品S。樣品S被置于第一主通道110的第四凍融閥124的試劑冰栓的緊前面， 而在樣品S和凍融閥124之間沒有空氣泡。因此，試劑和樣品S均可置于第一主通道110 中，由第四凍融閥124分開而在其間沒有空氣泡(圖16C)。在第四步驟(“移動(dòng)及混合”)中，樣品S和試劑均被吸入反應(yīng)室120中的一個(gè)(例 如最左外側(cè)那個(gè))。為此目的，打開第一主通道Iio的第四凍融閥124并且通過主泵112在 第一主通道110中產(chǎn)生負(fù)壓而同時(shí)保持反應(yīng)室120的第三凍融閥123打開，從而樣品S和 試劑可被吸入反應(yīng)室120中。然后，將反應(yīng)混合物移到反應(yīng)室120的中心，隨后通過充分冷 卻反應(yīng)室端口 121、122的第三凍融閥123來(lái)關(guān)閉第三凍融閥123，以產(chǎn)生冰栓。然后，利用 突起139通過主泵112在反應(yīng)室120內(nèi)進(jìn)行混合(圖16D)。雖然附圖中未示出，但在提供了連接到第二主通道111的另一個(gè)(第二)泵的情 況下，也可在兩個(gè)泵的作用下進(jìn)行流體的混合。替代性地或另外地，也可通過主泵112產(chǎn)生 負(fù)壓和正壓而在第一主通道110的泵側(cè)端口 126中混合試劑和樣品S。在第五步驟(“試劑R2/3的配量”)中，將不同于第一組試劑Rl的第二和第三組 試劑R2/R3中一預(yù)定體積的試劑吸入第二主通道111。為此目的，將所獲得的反應(yīng)混合物移 到反應(yīng)室120的第二主通道111側(cè)端。然后，打開第二試劑通道127中的一個(gè)(例如最左 外側(cè)那個(gè))的第五凍融閥128，該第二試劑通道128中的一個(gè)容納了將要與樣品S進(jìn)行的 對(duì)應(yīng)試驗(yàn)的試劑。然后，通過使主泵112作用在選定的第二試劑通道127上而使第五凍融 閥128打開，以在第二主通道111中產(chǎn)生負(fù)壓，由此將試劑R2吸入第二主通道111中。在 為了配量期望體積的試劑所必要的預(yù)定時(shí)間段之后，通過充分冷卻第五凍融閥128以產(chǎn)生冰栓來(lái)關(guān)閉第五凍融閥128，從而在第二主通道111中提供一預(yù)定體積的試劑。在第二主通 道111中，第六凍融閥129用于擋住試劑而在第二反應(yīng)室端口 122的前面沒有氣泡。對(duì)于 第一和第二組試劑R2、R3中的另一種試劑，這個(gè)過程可類似地重復(fù)(圖16E)。在第六步驟(“試劑R2/3添加及混合”)中，將試劑吸入對(duì)應(yīng)的反應(yīng)室120中。為 此目的，打開第二反應(yīng)室端口 122的第三凍融閥123。然后，通過主泵112產(chǎn)生負(fù)壓，從而 可將試劑吸入反應(yīng)室120中。將反應(yīng)混合物移到反應(yīng)室120的中心，隨后關(guān)閉反應(yīng)室端口 121,122的第三凍融閥123。然后，利用突起139通過主泵112在反應(yīng)室120內(nèi)進(jìn)行混合 (圖 16F)。雖然附圖中未示出，但在提供了連接到第二主通道111的另一個(gè)(第二)泵的情 況下，也可在兩個(gè)泵的作用下進(jìn)行流體的混合。在第七步驟(“清洗及掃描”)中，通過使用清洗單元143，將反應(yīng)室120的一個(gè)中 的內(nèi)含物抽出，隨后利用清洗流體通過專用的清潔程序清潔反應(yīng)室。類似地，可通過清洗流 體清洗所有的通道。在清洗程序中，例如可實(shí)施如下方式在順序地使用清潔流體、水以及 用于干燥的壓力的情況下，進(jìn)行壓力驅(qū)動(dòng)的膜清潔。此外，在該步驟中，分析單元的檢測(cè)器140連續(xù)地掃描反應(yīng)室120，以便在考慮到 基于所獲得的反應(yīng)結(jié)果對(duì)樣品S進(jìn)行分析的情況下檢測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物(圖16G)?？衫幂o助泵130通過稀釋流體通道136供應(yīng)稀釋流體，從而稀釋樣品S。更具體 而言，雖然在上述方法中沒有詳述，但也可利用輔助泵130產(chǎn)生樣品S的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而利用突 起132使樣品S在混合室131中與稀釋流體混合。因此，將樣品S在樣品通道114中的操 作性步驟分別從主通道110、111及反應(yīng)室120中的操作性步驟分開。在上述分析液體樣品的示例性方法中，將樣品S和第一組試劑Rl中的試劑共同吸 入一個(gè)反應(yīng)室120，隨后添加第二和第三組試劑R2/R3中的另一種試劑。由于凍融閥是相鄰 的，樣品和第一組試劑Rl的試劑之間沒有間隙。替代性地，樣品和第一組試劑Rl的試劑之 間也可存在間隙。替代性地，樣品和(一種或多種)試劑也可被獨(dú)立地(分離地)傳送到 反應(yīng)室120中。因此，在第一種選擇中，首先將樣品S傳送到反應(yīng)室120，隨后將第一組試劑 Rl的試劑傳送到反應(yīng)室120，任選地隨后將第二組試劑R2的試劑并且任選地隨后將第三組 試劑R3的試劑傳送到反應(yīng)室120。在第二種選擇中，將第一組試劑Rl的第一試劑傳送到反 應(yīng)室120，隨后將樣品S傳送到反應(yīng)室120，任選地隨后將第二組試劑R2的試劑并且任選地 隨后將第三組試劑R3的試劑傳送到反應(yīng)室120。在第三種選擇中，將第一組試劑Rl的第一 試劑傳送到反應(yīng)室120，任選地隨后將第二組試劑R2的試劑并且任選地隨后將第三組試劑 R3的試劑傳送到反應(yīng)室120，并且隨后將樣品S傳送到反應(yīng)室120。處理單元3的平的/線性的布置使得其制造能夠容易且劃算地進(jìn)行。由于樣品的 并行處理，使得能夠得到比較高的吞吐量。此外，由于第一和第二試劑通道，可避免遺留不 同的試劑?？蓛H通過使用兩個(gè)分離的泵而實(shí)現(xiàn)試劑準(zhǔn)備和樣品分析的分開。參見圖17，其為示意圖，說明了本發(fā)明的處理單元3的第三示例性構(gòu)造的功能性 布局。相應(yīng)地，用于液體樣品處理的處理單元3提供功能性分段，以便分開工作流程步 驟并且實(shí)現(xiàn)吞吐量的增長(zhǎng)。任何流體(樣品或樣品/試劑混合物)均被從一個(gè)節(jié)段傳送到 下一個(gè)節(jié)段。功能性節(jié)段相對(duì)于彼此串聯(lián)地布置，其中，每個(gè)節(jié)段均具有其自身的精確配量
25泵。更具體而言，處理單元3包括稱為“樣品吸入器203”的功能性實(shí)體，樣品吸入器 203可連接到樣品器皿202，這允許樣品器皿202中所含的液體樣品被吸入處理單元3。功 能性實(shí)體樣品吸入器203連接到另一個(gè)稱為“樣品寄存器/預(yù)稀釋器204”的功能性實(shí)體， 樣品寄存器/預(yù)稀釋器204用于利用稀釋流體稀釋樣品并且寄存該樣品。功能性實(shí)體樣品 寄存器/預(yù)稀釋器204連接到另一個(gè)稱為“樣品和試劑Rl配量器205”的功能性實(shí)體，樣品 和試劑Rl配量器205用于對(duì)樣品以及第一組試劑Rl的試劑進(jìn)行配量。功能性實(shí)體樣品和 試劑Rl配量器205連接到另一個(gè)稱為“混合與培養(yǎng)器206”的功能性實(shí)體，以便將樣品與第 一組試劑Rl的試劑混合并且培養(yǎng)所獲得的樣品/試劑混合物，從而進(jìn)行反應(yīng)。功能性實(shí)體 混合與培養(yǎng)器206連接到另一個(gè)稱為“反應(yīng)混合物及試劑R2/3配量器207”的功能性實(shí)體，以便對(duì)反應(yīng)混合物以及對(duì)第 二和第三組試劑R2、R3的試劑進(jìn)行配量。功能性實(shí)體反應(yīng)混合物及試劑R2/3配量器207 連接到另一個(gè)稱為“混合與培養(yǎng)器206”的功能性實(shí)體，混合與培養(yǎng)器206用于將樣品和第 一組試劑Rl的試劑的混合物與第二和第三組試劑R2/R3的試劑混合并且培養(yǎng)所獲得的樣 品/試劑混合物，以便進(jìn)行反應(yīng)。另一個(gè)稱為“分析單元208”的功能性實(shí)體包括用于檢測(cè) 所獲得樣品/試劑混合物的反應(yīng)產(chǎn)物的檢測(cè)器，并且用于基于檢測(cè)到的反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)樣品進(jìn) 行分析。在處理單元3中，第一節(jié)段209包括實(shí)體樣品和試劑Rl配量器205以及實(shí)體混合 與培養(yǎng)器206，第二節(jié)段210包括實(shí)體反應(yīng)混合物及試劑R2/3配量器207以及實(shí)體混合與 培養(yǎng)器206，并且第三節(jié)段211包括實(shí)體樣品吸入器203以及實(shí)體樣品寄存器/預(yù)稀釋器 204。特別參見圖18，說明了圖17的處理單元3的第三示例性構(gòu)造的示例性實(shí)施例，該 處理單元包括三個(gè)節(jié)段209-211。第一節(jié)段209包括第一主通道212和第二主通道213。第二主通道213通過互連 通道230連接到第一主通道212。第一主通道212設(shè)置有孔口 226并且連接到泵214。通 過使用泵214，可分別在第一和第二主通道212、213中產(chǎn)生正或負(fù)(大氣)壓。液體樣品可通過樣品通道215被傳送到第一主通道212，樣品通道215連接到第一 節(jié)段209并且通向第一試劑配量室217。樣品通道215配備有第一凍融閥216，從而使得樣 品能夠從樣品通道215流到第一試劑配量室217或者阻擋樣品如此流動(dòng)。樣品通道215的 第一凍融閥216定位成鄰近樣品通道215通向第一試劑配量室217的開口。第一節(jié)段209進(jìn)一步包括多個(gè)第一試劑通道218，用于將第一組試劑Rl的試劑供 應(yīng)到第一試劑配量室217。每個(gè)第一試劑通道218均連接到第一試劑器皿(未示出)，第一 試劑器皿容納了用于與液體樣品反應(yīng)的第一組試劑Rl的試劑。第一試劑器皿中所含的第 一組試劑Rl的試劑可包括一種或多種試劑，這些試劑可相對(duì)于彼此不同并且可涉及專用 于確定樣品中的一種或多種分析物的第一試驗(yàn)。每個(gè)第一試劑通道218通向第一試劑配量 室217并且配備有第二凍融閥219，從而可使得試劑能夠從第一試劑通道218流到第一試劑 配量室217或者阻擋樣品如此流動(dòng)。第二凍融閥219定位成鄰近第一試劑通道218通向第 一試劑配量室217處的開口。第一節(jié)段209進(jìn)一步包括多個(gè)反應(yīng)室220，用于進(jìn)行液體樣品與一種或多種試劑的反應(yīng)，這些反應(yīng)室220例如可具體實(shí)施為流通式試管。每個(gè)反應(yīng)室220通過第一反應(yīng)室 端口 221和第二反應(yīng)室端口 222互連在第一主通道212和第二主通道213之間，第一反應(yīng) 室端口 221將反應(yīng)室220連接到第一主通道212，第二反應(yīng)室端口 222將反應(yīng)室220連接到 第二主通道213。反應(yīng)室端口 221、222中的每一個(gè)均配備有第三凍融閥223，從而分別使得 流體能夠在反應(yīng)室220以及第一和第二主通道212、213之間流動(dòng)或者阻擋流體如此流動(dòng)。 每個(gè)反應(yīng)室220進(jìn)一步配備有多個(gè)凸輪狀突起224，突起224減小了反應(yīng)室220的內(nèi)直徑并 且適于當(dāng)執(zhí)行泵214產(chǎn)生的正壓或負(fù)壓所引起的往復(fù)流體運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)流體進(jìn)行混合。第一主通道212進(jìn)一步配備有第四凍融閥225，第四凍融閥225將第一主通道212 分隔為孔口側(cè)部分227和泵側(cè)部分228。第一試劑通道218和樣品通道215均與第一主通 道212的孔口側(cè)部分227上的第一試劑配量室217連通。第一節(jié)段209的第二主通道213通過樣品通道215連接到第二節(jié)段210的第二試 劑配量室234。在第二主通道213和互連通道230之間的交叉處，這些通道中的每一個(gè)均配 備有第五凍融閥229。處理單元進(jìn)一步包括清洗單元231，清洗單元231通過第一清洗單元閥232連接到 第一和第二主通道212、213。清洗單元231可用于向第一和第二主通道212、213供應(yīng)清洗 流體，從而清洗主通道212、213和反應(yīng)室220。第一清洗單元閥232可用于將主清洗單元 231連接到主通道212、213或者從主通道212、213斷開。在第一節(jié)段209中，第一主通道212配備有鄰近孔口 226的第六凍融閥234，從而 可關(guān)閉第一主通道212的孔口側(cè)端部。第二節(jié)段210具有與第一節(jié)段209在很大程度上相似的構(gòu)造。為了避免不必要的 重復(fù)，僅說明相對(duì)第一節(jié)段209的區(qū)別，除此之外，參照關(guān)于第一節(jié)段209的說明。相應(yīng)地， 第二節(jié)段210設(shè)置有多個(gè)第二試劑通道233，用于將第二和第三組試劑R2/R3的試劑供應(yīng)到 第二試劑配量室234。每個(gè)第二試劑通道233均連接到第二試劑器皿(未示出)，第二試劑 器皿容納了用于與液體樣品反應(yīng)的第二組試劑R2的試劑以及第三組試劑R3的試劑。每個(gè) 第二試劑通道233通向第二試劑配量室234并且配備有第二凍融閥219，從而可使得試劑 能夠從第二試劑通道233流到第二試劑配量室234或者阻擋樣品如此流動(dòng)。第二試劑通道 233的第二凍融閥219定位成鄰近第二試劑通道233通向第二試劑配量室234處的開口。第一節(jié)段209的第二主通道213連接到第二節(jié)段210的樣品通道215。因此，第一 節(jié)段209的反應(yīng)室220的每個(gè)第二反應(yīng)室端口 222均連接到第二節(jié)段210的樣品通道215， 從而樣品和/或樣品/試劑混合物可從第一節(jié)段209的反應(yīng)室220被傳送到第二節(jié)段210 的反應(yīng)室220。第二節(jié)段210包括分離的泵214。處理單元3還進(jìn)一步包括檢測(cè)器236，檢測(cè)器236是分析單元(未示出)的一部 分，用于檢測(cè)反應(yīng)室220中所含樣品/試劑混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。因此，一個(gè)檢測(cè)器236用于 分別檢測(cè)第一和第二節(jié)段209、210的反應(yīng)室220中的反應(yīng)產(chǎn)物。第三節(jié)段211包括多個(gè)混合及寄存室237，這些混合及寄存室237通過第一和第二 混合室端口 241、242分別互連在第一樣品通道部分238和第二樣品通道部分239之間。在 每個(gè)混合及寄存室237中，第一混合室端口 241將混合及寄存室237連接到第一樣品通道 部分238，并且第二混合室端口 242將混合及寄存室237連接到第二樣品通道部分239。每 個(gè)混合室端口 241、242均設(shè)置有第七凍融閥243。多個(gè)相對(duì)于彼此并行地布置。每個(gè)混合及寄存室237均設(shè)置有突起252，突起252減小了混合及寄存室237的內(nèi)直徑并且當(dāng)執(zhí)行第 三節(jié)段211的泵214產(chǎn)生的正壓或負(fù)壓所引起的往復(fù)流體運(yùn)動(dòng)時(shí)適于對(duì)流體進(jìn)行混合。除 此之外，混合及寄存室237可用作流體寄存。第一樣品通道部分238和第二樣品通道部分239通過互連通道240連接，互連通 道240配備有第八凍融閥244，第八凍融閥244鄰近第二樣品通道部分239和互連通道240 之間的交叉點(diǎn)。第一樣品通道部分238通向孔口 248。在孔口 248和泵214之間，第一樣品通道部 分238連接到樣品配量室247，樣品配量室247通過樣品引入件250連接到樣品器皿202。 樣品引入件250配備有第十二凍融閥251，第十二凍融閥251位于樣品引入件250通向樣品 配量室247的開口處。第三節(jié)段211的第二樣品通道部分239連接到第一節(jié)段209的樣品 通道215，從而混合及寄存室237的第二混合室端口 242連接到第一節(jié)段209的樣品通道 215。第二樣品通道部分239設(shè)置有第九凍融閥245，第九凍融閥245定位成鄰近第二樣品 通道部分239通向第一節(jié)段209的樣品通道215處的開口。樣品配量室247連接到稀釋流體通道(未示出)，用于供應(yīng)稀釋流體以便對(duì)樣品配 量室247中所含的液體進(jìn)行稀釋。下面，對(duì)使用處理單元3的示例性方法進(jìn)行描述。相應(yīng)地，通過使用第三節(jié)段211 的泵214，將樣品S通過樣品引入件250吸入樣品配量室247中。然后，將樣品傳送到一個(gè) 混合及寄存室237。通過執(zhí)行泵214產(chǎn)生的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在混合及寄存室237中將樣品與稀 釋流體混合之后，然后經(jīng)由第二樣品通道部分239將樣品傳送到第一節(jié)段209的樣品通道 215。然后，通過使用第一節(jié)段209的泵214，將樣品吸入第一節(jié)段209的第一試劑配量室 217中。而后，通過一個(gè)第一試劑通道218將第一組試劑R1的試劑傳送到第一試劑配量室 217。然后，經(jīng)由第一主通道212將所獲得的樣品/試劑混合物傳送到一個(gè)反應(yīng)室224中。 樣品/試劑混合物在執(zhí)行由泵214引起的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的反應(yīng)室224中被混合。然后，經(jīng)由第 二主通道213將樣品/試劑混合物傳送到第二節(jié)段210的樣品通道215。然后，通過使用第 二節(jié)段210的泵214，將樣品/試劑混合物吸入第二試劑配量室234中。而后，通過一個(gè)第 二試劑通道233任選地將第二組試劑R2的試劑以及任選地將第三組試劑R3的試劑傳送到 第二試劑配量室234，第二組試劑R2和第三組試劑R3均不同于第一組試劑R1。然后，經(jīng)由 第一主通道212將所獲得的樣品/試劑混合物傳送到一個(gè)反應(yīng)室224中。然后，樣品/試 劑混合物在執(zhí)行由第二節(jié)段210的泵214引起的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的反應(yīng)室224中被混合。然后， 利用檢測(cè)器236確定混合物的反應(yīng)產(chǎn)物?；跈z測(cè)到的反應(yīng)產(chǎn)物，利用分析單元(未示出) 對(duì)樣品進(jìn)行分析。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)，下面列出其中的一些優(yōu)點(diǎn)在本發(fā)明的處理單元中，可使用非濃縮試劑或者具有低濃度的試劑來(lái)代替濃縮試 劑(實(shí)際上，一些試劑是無(wú)法濃縮的)；可將數(shù)量比較大(例如數(shù)百個(gè))的試劑通道連接到第一和/或第二主通道；不會(huì)發(fā)生樣品和試劑與液態(tài)系統(tǒng)流體的稀釋效應(yīng)；可靈活地預(yù)定試劑和/或樣品的各種體積；使得能夠進(jìn)行樣品和/或試劑的無(wú)氣泡注入(priming)；在根據(jù)本發(fā)明第一方面的處理單元中，可最小化樣品和/或樣品/試劑混合物的
28遺留效應(yīng)；在根據(jù)本發(fā)明第一方面的具有第一和第二試劑通道的處理單元中，可最小化各種 試劑的遺留效應(yīng)；在根據(jù)本發(fā)明第一方面的處理單元中，由于對(duì)于反應(yīng)(培養(yǎng))和檢測(cè)使用了一個(gè) 反應(yīng)室，可避免將從一個(gè)反應(yīng)室所獲得的樣品/試劑混合物傳送到另一個(gè)反應(yīng)室時(shí)產(chǎn)生的 變化；一個(gè)單一的檢測(cè)器可用于多個(gè)節(jié)段的多個(gè)反應(yīng)室；在使用掃描檢測(cè)器的情況下，使得能夠進(jìn)行端點(diǎn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)；很少的運(yùn)動(dòng)部件，因此避免經(jīng)常性的維護(hù)操作；連接到試劑通道的試劑器皿由開/關(guān)閥密封地關(guān)閉，這延長(zhǎng)了試劑的穩(wěn)定性(保 存期)；使用分離的泵，可將準(zhǔn)備性樣品操作(吸入、稀釋、混合)從樣品分析分開；對(duì)于待進(jìn)行的數(shù)個(gè)測(cè)試，僅需要一個(gè)樣品引入件；低成本使得能夠容易地實(shí)現(xiàn)處理單元的并行化；寬廣的擴(kuò)展性；各種部件可共享處理單元基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；處理單元易于小型化(小的樣品體積、小的試劑體積)。
29
權(quán)利要求
1.一種用于液體樣品自動(dòng)處理的微流體處理單元(3)，包括至少一個(gè)第一和一個(gè)第二主通道(110，111)，連接到用于在其內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓或正壓的泵 (112)；用于供應(yīng)液體樣品的至少一個(gè)樣品通道(114)，可連接到容納所述液體樣品的樣品器 皿(102)，所述樣品通道(114)與所述第一主通道(110)連通并且配備有開/關(guān)閥(115)；用于供應(yīng)一種或多種試劑的一個(gè)或多個(gè)試劑通道(118，127)，所述試劑通道(118， 127)可連接到容納了用于與所述液體樣品反應(yīng)的試劑的試劑器皿，每個(gè)所述試劑通道 (118，127)與所述第一或第二主通道(110，111)連通并且配備有開/關(guān)閥(119，128)；用于進(jìn)行樣品和試劑反應(yīng)的至少一個(gè)反應(yīng)室(120)，所述反應(yīng)室(120)經(jīng)由至少一個(gè) 開/關(guān)閥(123)連接到所述第一和第二主通道(110，111)。
2.如權(quán)利要求1所述的處理單元(3)，其特征在于，所述第一主通道(110)在孔口(113)和所述泵(112)之間配備有開/關(guān)閥(124)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)試劑通道(118) 與所述第一主通道(110)的孔口側(cè)部分(125)連通，并且其中，所述樣品通道(114)與所述 第一主通道(110)的泵側(cè)部分(126)連通。
3.如權(quán)利要求2所述的處理單元(3)，其特征在于，所述樣品通道(114)通向所述第 一主通道(110)處的開口定位成鄰近所述第一主通道(110)的所述開/關(guān)閥(124)，所述 樣品通道(114)的所述開/關(guān)閥(115)定位成鄰近所述第一主通道(110)的所述開/關(guān)閥 (124)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的處理單元(3)，包括用于供應(yīng)試劑的一個(gè)或多個(gè)第一試劑通道(118)，所述第一試劑通道(118)可連接到 容納了用于與所述液體樣品反應(yīng)的試劑的第一試劑器皿，每個(gè)所述第一試劑通道(118)與 所述第一主通道(110)的所述孔口側(cè)部分(125)連通并且配備有開/關(guān)閥(119)；用于供應(yīng)試劑的一個(gè)或多個(gè)第二試劑通道(127)，所述第二試劑通道(127)可連接到 容納了用于與所述液體樣品反應(yīng)的試劑的第二試劑器皿，每個(gè)所述第二試劑通道(127)與 所述第二主通道(111)連通并且配備有開/關(guān)閥(128)。
5.如權(quán)利要求4所述的處理單元(3)，其特征在于，所述第二主通道(111)配備有對(duì)應(yīng) 于反應(yīng)室(120)數(shù)量的并且與反應(yīng)室(120)關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)開/關(guān)閥(129)，其中，所述 第二主通道(111)的每一個(gè)所述開/關(guān)閥(129)布置在關(guān)聯(lián)的反應(yīng)室(120)通向所述第二 主通道(111)處的開口與所述泵(112)之間。
6.如權(quán)利要求5所述的處理單元(3)，其特征在于，所述第二主通道(111)的每一個(gè) 所述開/關(guān)閥(129)定位成鄰近所述關(guān)聯(lián)的反應(yīng)室(120)的所述開口，其中，所述反應(yīng)室 (120)經(jīng)由其連接到所述第二主通道(111)的所述開/關(guān)閥(123)定位成鄰近所述第二主 通道(111)的所述開/關(guān)閥(129)。
7.如前述權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的處理單元(3)，進(jìn)一步包括另一個(gè)泵(130)， 所述另一個(gè)泵(130)連接到所述樣品通道(114)以便在其內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓或正壓。
8.如前述權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的處理單元(3)，其特征在于，所述樣品通道(114)經(jīng)由至少一個(gè)開/關(guān)閥(135)連接到至少一個(gè)混合室(131)，每個(gè)所述混合室(131) 設(shè)置有適于通過執(zhí)行往復(fù)流體運(yùn)動(dòng)來(lái)混合流體的混合裝置(132)。
9.如前述權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的處理單元(3)，進(jìn)一步包括用于供應(yīng)稀釋流體的至少一個(gè)稀釋流體通道(136)，所述稀釋流體通道(136)可連接到容納了用于稀釋所 述液體樣品的稀釋流體的稀釋流體器皿，所述稀釋流體通道(136)與所述樣品通道(114) 連通并且配備有開/關(guān)閥(137)。
10.一種用于液體樣品自動(dòng)處理的方法，包括如下步驟提供根據(jù)前述權(quán)利要求ι至9中任一項(xiàng)所述的處理單元(3)；將一預(yù)定體積的試劑吸入所述第一主通道(110)的所述孔口側(cè)部分(125)中；將所述液體樣品吸入所述樣品通道(114)中；將一預(yù)定體積的所述液體樣品吸入所述第一主通道(110)的所述泵側(cè)部分(126)中； 將所述預(yù)定體積的液體樣品吸入所述至少一個(gè)反應(yīng)室(120)中； 將所述預(yù)定體積的所述試劑吸入所述至少一個(gè)反應(yīng)室(120)中，以產(chǎn)生樣品/試劑混 合物；檢測(cè)所述至少一個(gè)反應(yīng)室(120)中容納的所述樣品/試劑混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。
11.一種用于液體樣品自動(dòng)處理的微流體處理單元(3)，包括至少一組第一和第二節(jié) 段(209，210)，所述第一和第二節(jié)段中的每一個(gè)均包括至少一個(gè)第一和一個(gè)第二主通道(212，213)，連接到用于在其內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓或正壓的泵 (214)；用于供應(yīng)所述液體樣品的至少一個(gè)樣品通道(215)，與所述第一主通道(212)連通并 且配備有開/關(guān)閥(216)；用于供應(yīng)試劑的一個(gè)或多個(gè)試劑通道(218，233)，所述試劑通道(218，233)可連接到 容納了用于與所述液體樣品反應(yīng)的試劑的試劑器皿，每個(gè)所述試劑通道(218，233)與所述 第一或第二主通道(212，213)連通并且配備有開/關(guān)閥(219)；用于進(jìn)行樣品和試劑反應(yīng)的至少一個(gè)反應(yīng)室(220)，所述反應(yīng)室(220)經(jīng)由至少一個(gè) 開/關(guān)閥(223)連接到所述第一和第二主通道(212，213)；其中，所述第一節(jié)段(209)的所述第二主通道(213)連接到所述第二節(jié)段(210)的所 述樣品通道(215)。
12.如權(quán)利要求11所述的處理單元(3)，進(jìn)一步包括一個(gè)第三節(jié)段(211)，所述第三節(jié) 段(211)包括樣品通道(215)，其包括一個(gè)第一樣品通道部分(238)和一個(gè)第二樣品通道部分 (239)，連接到用于在其內(nèi)產(chǎn)生正壓或負(fù)壓的泵(214)；一個(gè)或多個(gè)混合及寄存室(237)，經(jīng)由至少一個(gè)開/關(guān)閥(243)連接到所述第一和第二 樣品通道部分(238，239)；所述第一樣品通道部分(238)連接到樣品器皿(202)；其中，所述第三節(jié)段(211)的所述第二樣品通道部分(239)連接到所述第一節(jié)段(209) 的所述樣品通道(215)。
13.如權(quán)利要求11或12所述的處理單元(3)，其特征在于，所述第一主通道(212)在所 述孔口(226)和所述泵(214)之間配備有開/關(guān)閥(225)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)試劑通道 (218)與所述第一主通道(212)的孔口側(cè)部分(227)連通，并且其中，所述樣品通道(215) 與所述第一主通道(212)的泵側(cè)部分(228)連通。
14.如前述權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的處理單元(3)，進(jìn)一步包括分析單元，所述分析單元包括一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器(236)，用于檢測(cè)所述第一和第二節(jié)段(209，210)的所 述反應(yīng)室(220)中所含的反應(yīng)產(chǎn)物。
15. 一種用于液體樣品自動(dòng)處理的方法，包括如下步驟 提供根據(jù)前述權(quán)利要求11至14中任一項(xiàng)所述的處理單元(3)； 將一預(yù)定體積的第一試劑吸入所述第一節(jié)段(209)的所述第一主通道(212)的所述孔 口側(cè)部分(227)中；將一預(yù)定體積的所述液體樣品吸入所述第一節(jié)段(209)的所述樣品通道(215)中； 將一預(yù)定體積的所述液體樣品吸入所述第一節(jié)段(209)的所述第一主通道(212)的所 述孔口側(cè)部分(227)中；將所述預(yù)定體積的試劑吸入所述第一節(jié)段(209)的至少一個(gè)反應(yīng)室(220)中； 將所述預(yù)定體積的所述液體樣品吸入所述反應(yīng)室(220)中，以產(chǎn)生樣品/試劑混合物；將所述樣品/試劑混合物從所述第一節(jié)段(209)的所述反應(yīng)室(220)吸到所述第二節(jié) 段(210)的至少一個(gè)反應(yīng)室(220)；將一預(yù)定體積的第二試劑吸入所述第二節(jié)段(210)的所述第一主通道(212)的所述孔 口側(cè)部分(227)中；將所述預(yù)定體積的第二試劑吸入容納了所述樣品/試劑混合物的所述反應(yīng)室(220)中；檢測(cè)所述反應(yīng)室(220)中容納的所述樣品/試劑混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于液體樣品處理的處理單元和方法。其中，一種用于液體樣品自動(dòng)處理的微流體處理單元包括至少一個(gè)第一和一個(gè)第二主通道，連接到用于在其內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓或正壓的泵；供應(yīng)液體樣品的至少一個(gè)樣品通道，可連接到容納液體樣品的樣品器皿，樣品通道與第一主通道連通且配備有開/關(guān)閥；供應(yīng)一種或多種試劑的一個(gè)或多個(gè)試劑通道，可連接到容納了與液體樣品反應(yīng)的試劑的試劑器皿，每個(gè)試劑通道與第一或第二主通道連通且配備有開/關(guān)閥；用于進(jìn)行樣品和試劑反應(yīng)的至少一個(gè)反應(yīng)室，其經(jīng)由至少一個(gè)開/關(guān)閥連接到第一和第二主通道。本發(fā)明還提供了另一種用于液體樣品自動(dòng)處理的微流體處理單元以及用于操作這些處理單元的方法。
文檔編號(hào)G01N35/02GK101995479SQ20101024922
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者E·烏斯特布魯克, E·薩羅菲姆, J-P·博利格, M·格勞澤爾, M·海因里希, O·古特曼, R·D·耶吉 申請(qǐng)人:霍夫曼-拉羅奇有限公司