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CN104122207B - 用于细胞裂解的聚合物测试盒混合器 - Google Patents

用于细胞裂解的聚合物测试盒混合器 Download PDF

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CN104122207B CN201410173980.5A CN201410173980A CN104122207B CN 104122207 B CN104122207 B CN 104122207B CN 201410173980 A CN201410173980 A CN 201410173980A CN 104122207 B CN104122207 B CN 104122207B
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Abstract

本发明涉及用于细胞裂解的聚合物测试盒混合器。具体地，一种多聚合物层测试盒（100，300）包括：输入部（110，310），用以接收包含细胞的样本；在所述多层测试盒的交替的层上的多个裂解通道结构（130，140，330，340，350，360），所述交替的层彼此联接以在所述裂解通道结构之间顺序地输送所述样本；和测试室（370），用以从所述多个裂解通道结构接收所述样本。

Description

用于细胞裂解的聚合物测试盒混合器
技术领域
本发明涉及用于细胞裂解的聚合物测试盒混合器。
背景技术
自动测试中的血红素测量采用一种试剂来帮助血红细胞裂解以将血红素从血液样本释放到溶液中。仅仅将试剂加入血液样本中可能并不够，由于细胞在裂解剂作用下的不完全裂解而导致非均质测量的样本。
发明内容
一种多聚合物层测试盒包括：输入部，用以接收包含细胞的样本；在所述多层测试盒的交替的层上的多个裂解通道结构，所述交替的层彼此联接以在所述裂解通道结构之间顺序地输送所述样本；和测试室，用以从所述多个裂解通道结构接收所述样本。
在另一个实施例中，一种基于聚合物的测试盒包括：输入部，用以接收样本，所述样本包含血红细胞并具有试剂以与所述样本混合；在所述多层测试盒的交替的层上的多个顺序的“F”形裂解通道结构，所述交替的层彼此联接以在所述裂解通道结构之间顺序地输送所述样本并且从所述血红细胞释放血红素；和测试室，用以从所述多个裂解通道结构接收具有经释放的血红素的所述样本。
一种方法包括：接收血液样本；使所述血液样本移动通过在多层测试盒的第一层上的第一“F”形流体结构；使所述血液样本从所述第一“F”形流体结构移动到形成在所述多层测试盒的第二层上的第二“F”形流体结构；以及将所述血液样本从所述第一和第二流体结构提供到采样试管。
附图说明
图1是根据示例性实施例的测试盒的顶视图，该测试盒具有顺序的裂解结构。
图2是用以帮助裂解血红细胞的流体结构的顶视图。
图3是根据示例性实施例的用以帮助裂解血红细胞的替代的流体盒的顶视图。
图4是根据示例性实施例的具有示例性尺寸的示例性裂解结构的顶视图。
图5是根据示例性实施例的图3的盒的分解图，示出了单独的层。
具体实施方式
在下面的描述中，对附图进行参考，附图构成了本文的一部分，在附图中以示例的方式示出了可以实施的特定实施例。这些实施例被足够详细地描述，以使得本领域技术人员能够实施本发明，并且应当理解的是可以采用其他实施例并且可以在不偏离本发明的范围的情况下作出结构性的、逻辑性的和电学方面的改变。因此，以下的示例性实施例的描述不具有限制意义，并且本发明的范围由所附权利要求限定。
形成在测试盒的聚合物层中的多个流体结构用于将试剂与血红细胞混合。在这些结构内发生的混合帮助血红细胞裂解以将血红素释放到待测量的溶液中。通道的独特形状允许样本在裂解剂上重复地分离和再组合，使得每个细胞被暴露于试剂并且样本在测量点被完全混合。通道被联接以形成混沌水平对流微混合器以帮助细胞裂解。在不同的实施例中，细胞可以是血红细胞或其他细胞，并且甚至可以针对细菌工作。一些通道还能够在不使用裂解剂的情况下裂解血红细胞。
可以使用CO2激光器从聚合物材料层切出所述结构。所述结构形成在至少两个不同的层中，所述至少两个不同的层被层叠在一起以形成测试盒。裂解剂被装入所述结构中并且变干。样本被装入盒中并且以已知速率被拉入测量区域。然后，在一个实施例中，在570nm和880 nm的波长处进行光密度测量。在其他实施例中，测量的波长和测量的类型可以改变。
图1是测试盒100的顶视图。在一些实施例中，测试盒100包括透明材料的多个层，所述透明材料例如是PET或其他丙烯酸树脂材料或合适的材料，其能够被形成各种液态流体输送特征的图案。在一些实施例中，测试盒100可用于采用少量血液来执行一种或多种血液测试。血液或其他待测试的液体可经由测试盒的一个或多个层输送，并且准备好以便由测试仪器进行分析，所述盒被插入该仪器中。可使用各种传感器来测试该液体，例如发光二极管、激光器和感光器的组合。
测试盒包括输入部110，样本在输入部110处进入测试盒100并且被保持在样本井115中。样本移动到可选的第一通道120中，在一些实施例中，可选的第一通道120约为1 mm宽。第一通道120可用于确保在样本前进通过第一通道120时气泡被从样本去除。第一通道120可以是蛇形的以提供期望的长度，并且在端部125处联接到第一流体结构130，第一流体结构130形成在单独的层上并且流体地联接到第一通道120的端部125。
第一流体结构130（也被称为裂解通道结构）包括基本直的主干通道，该主干通道具有基部和顶部，两个相同长度的基本平行的侧通道基本垂直于主干通道的顶部延伸。第二流体结构135联接到第一流体结构130，并且存在于单独的层上。第二流体结构可具有与第一流体结构相同的形状，但是侧通道从主干沿相反方向延伸，并且联接到第一流体结构的主干的下部以接收样本。通道结构被布置成使得通道结构在远离其骨干的两个侧通道的端部处接收样本。另外的流体结构140、145也被类似地联接以在多层测试盒的交替的层上形成多个裂解通道结构，交替的层彼此联接以在裂解通道结构之间顺序地输送样本。
虽然示出了四个裂解通道结构，但在其他实施例中可以使用少至两个、三个以及多于四个裂解通道结构。典型的实施例包括6、7、8或更多个这样的结构以提供样本与试剂的混沌混合，所述试剂可以是设置于第一通道120中的，设置于一个或多个裂解通道结构中的或者设置于两者中的经干燥的试剂。如上所述，在一些实施例中，不需要试剂来裂解一些细胞。如果使用试剂，那么试剂可沿着通道被设置在任何地方或者被设置在裂解通道结构中。裂解结构导致当样本在相继地形成于测试卡的不同层上的结构之间移动时样本进行若干个90度转弯，其均在单独的结构中。所联接的结构可以形成在相邻层上，或者在各种实施例中甚至可以被一个或多个层分开，其被设计成允许在结构之间进行流动。虽然一些结构可以形成在同一层中，但是交替的层通过迫使样本在其前进通过结构时进行更多的转弯而似乎提供了额外的混沌混合。
在离开最后一个裂解通道结构145时，样本被充分地裂解，并且被提供到诸如测试室150的测量室。测试室150还可包括通道155，通道155通向可选的透气膜160，透气膜160使得样本停止。在其他实施例中，也可以使用用于使样本在选定点停止的其他装置。透气膜160位于通道155所处的层和排出通道165之间，排出通道165在170处排出到环境中。为了使样本移动通过测试卡的流体结构，可以在排出通道165的端部和样本井之间施加正压力或负压力。在一个实施例中，在170处施加负压力，从而使得样本从样本井朝向测试室150移动。
图2是顶视图，提供了示例性裂解通道结构200的较大视图。裂解通道结构200包括基本直的主干通道205，侧通道210和215从主干部分延伸，形成被称为“F”形结构的结构。裂解通道结构200可包括对角线部分220，对角线部分220位于侧通道215的底部和最靠近主干的基部222的主干通道205的侧面之间。当样本移动通过通道结构时，对角线部分220适于减少气泡的形成。在其他实施例中，对角线部分220可以是弯曲的。在其他实施例中，侧通道210也可包括这样的对角线部分。在其他实施例中，对角线部分220是可选的，并且可以不包括对角线部分220。
在操作中，当样本在远离主干的侧通道210和215的端部225、230处进入裂解通道结构200时，样本被分开，然后在主干通道205的基部222中重新组合。在一个实施例中，基部222的端部联接到下一个裂解结构的顶部侧通道210的远端225。对于每个相继的裂解结构，样本的分开和重新组合重复地进行，因为上游结构的主干联接到随后的裂解结构的远端。在裂解结构之间的额外的层的变化进一步促进所提供的混沌混合。
在其他实施例中，可以采用其他裂解结构。“F”形状可具有所添加的一个或多个额外的侧通道。在其他实施例中，可使用“X”形状。其他实施例还可采用微流体混沌混合结构，其提供样本的分开、转弯和重新组合。
在一些实施例中，通道结构的宽度在约1 mm的量级，导致约5-8 μL的总样本规模，从而在遇到透气膜160之前充分地裂解样本并填充测试室150。在不同的实施例中，通道的尺寸可以根据总体上可用的样本量而变化以便优化性能。
图3是根据示例性实施例的用以帮助裂解血红细胞的替代的测试盒300的顶视图。在一些实施例中，测试盒300包括透明材料的多个层，所述透明材料例如是PMMA、PET或丙烯酸树脂粘合剂。一旦被切割出来，它们被手动的组装并且被挤压以密封各种微流体特征（例如通道和试管）。在一些实施例中，测试盒300可用于采用少量血液来执行一种或多种血液测试。血液或其他待测试的液体可经由测试盒的一个或多个层输送，并且准备好以便由测试仪器进行分析，所述盒被插入该仪器中。可使用各种传感器来测试该液体，例如发光二极管、激光器和感光器的组合。
测试盒包括输入部310，样本在输入部310处进入测试盒300并且被保持在样本井315中。样本移动到第一通道320中，在一些实施例中，第一通道320约为1 mm宽。第一通道320可用于确保在样本前进通过第一通道320时气泡被从样本去除。第一通道320可以是蛇形的以提供期望的长度。第一通道320联接到第一流体结构330，第一流体结构330形成在单独的层上并且流体地联接到第一通道320。
第一流体结构330（也被称为裂解通道结构）包括基本直的主干通道，该主干通道具有基部和顶部，两个相同长度的基本平行的侧通道基本垂直于主干通道的顶部延伸。第二流体结构335联接到第一流体结构330，并且存在于单独的层上。第二流体结构可具有与第一流体结构相同的形状，但是侧通道从主干沿相反方向延伸，并且联接到第一流体结构的主干的下部以接收样本。通道结构被布置成使得通道结构在远离侧通道的骨干的端部处接收样本，并且将样本提供到下一个通道结构的远离侧通道的主干处。另外的流体结构340也被类似地联接以在多层测试盒的交替的层上形成多个裂解通道结构，交替的层彼此联接以在裂解通道结构之间顺序地输送样本。在一个实施例中，通道和通道机构330、335、340中的一个或多个容纳有与样本混合的裂解剂。环路345延长了试剂和血液之间的反应时间，导致更加均质的样本被提供到测量区域。
在一个实施例中，在环路345之后提供三个另外的流体结构350、355、360。这些结构中的一个或多个也可包含裂解剂。虽然示出了六个裂解通道结构，但在其他实施例中可以使用少至两个以及多于六个裂解通道结构。典型的实施例包括6、7、8或更多个这样的结构以提供样本与试剂的混沌混合，所述试剂可以是设置于第一通道320中的，设置于一个或多个裂解通道结构中的或者设置于两者中的经干燥的试剂。裂解结构导致当样本在相继地形成于测试卡的不同层上的结构之间移动时样本进行若干个90度转弯，其均在单独的结构中。所联接的结构可以形成在相邻层上，或者在各种实施例中甚至可以被一个或多个层分开，其被设计成允许在结构之间进行流动。虽然一些结构可以形成在同一层中，但是交替的层通过迫使样本在其前进通过结构时进行更多的转弯而似乎提供了额外的混沌混合。
在离开最后一个裂解通道结构360时，样本被充分地裂解，并且经由通道365被提供到诸如测试室370的测量室。在一个实施例中，测试室370还可包括通道375，通道375通向可选的透气膜380，透气膜380使得样本停止。也可以使用其他装置来使样本停止，从而使得测量室包含足够的样本。可选的透气膜380位于通道375所处的层和排出通道385之间，排出通道385在390处排出到环境中。为了使样本移动通过测试卡的流体结构，可以在排出通道385的端部和测试室370之间施加正压力或负压力。在一个实施例中，在390处施加负压力，从而使得样本从测试室朝向透气膜380移动。
图4是根据示例性实施例的示例性裂解“F”形结构400的顶视图，示例性的尺寸单位为μm。
图5是根据示例性实施例的图3的测试盒300的分解图，示出了单独的层510、520、530、540、550、560和570。用与图3所使用的相同附图标记来表示形成在这些层中的特征。
示例：
1. 一种测试盒，包括：
输入部，用以接收包含细胞的样本；
在所述多层测试盒的交替的聚合物层上的多个裂解通道结构，所述交替的聚合物层彼此联接以在所述裂解通道结构之间顺序地输送所述样本；和
测试室，用以从所述多个裂解通道结构接收所述样本。
2. 如示例1所述的测试盒，其中，所述裂解通道结构具有字母“F”形状。
3. 如示例2所述的测试盒，其中，所述裂解通道结构包括基本直的主干通道，所述主干通道具有基部和顶部，两个相同长度的基本平行的侧通道基本垂直于所述主干通道的所述顶部延伸。
4. 如示例3所述的测试盒，其中，所述通道结构被布置成使得第一裂解通道结构在远离其主干的两个侧通道的端部处接收样本。
5. 如示例4所述的测试盒，其中，第二裂解通道结构位于与所述第一裂解通道结构不同的层上，并且第二裂解通道结构的两个侧通道的端部被联接成从所述第一通道结构的主干的基部接收样本。
6. 如示例5所述的测试盒，还包括多个另外的顺序的裂解通道结构，其每个具有相同的形状并且连接到前一个通道结构。
7. 如示例6所述的测试盒，其中，至少两个通道结构被环路通道分开，所述环路通道构造成促进试剂与所述流体的混合。
8. 如示例5所述的测试盒，其中，所述裂解通道结构具有对角线部分，所述对角线部分位于所述侧通道的底部和最靠近所述主干的基部的所述主干之间。
9. 如示例8所述的测试盒，其中，当样本移动通过所述通道结构时，所述对角线部分适于减少气泡的形成。
10. 如示例1-9中任一项所述的测试盒，还包括位于与所述测试室不同的聚合物层上的排出通道，所述排出通道联接到环境。
11. 如示例1-10中任一项所述的测试盒，还包括位于所述输入部和选定的裂解通道中的至少一个中的试剂。
12. 如示例1-11中任一项所述的测试盒，其中，所述交替的层是相邻层。
13. 如示例1-12中任一项所述的测试盒，其中，至少某些交替的层被至少一个层分开。
14. 一种多层测试盒，包括：
输入部，用以接收样本，所述样本包含血红细胞并具有试剂以与所述样本混合；
在所述多层测试盒的交替的层上的多个顺序的“F”形裂解通道结构，所述交替的层彼此层叠以在所述裂解通道结构之间顺序地输送所述样本并且从所述血红细胞释放血红素；和
测试室，用以从所述多个裂解通道结构接收具有经释放的血红素的所述样本。
15. 如示例14所述的测试盒，其中，所述通道结构包括基本直的主干通道，所述主干通道具有基部和顶部，两个相同长度的基本平行的侧通道基本垂直于所述主干通道的所述顶部延伸。
16. 如示例15所述的测试盒，其中，所述通道结构被布置成使得第一通道结构在远离其主干的两个侧通道的端部处接收样本，其中，第二通道结构位于与所述第一通道结构不同的层上，并且第二通道结构的两个侧通道的端部被联接成从所述第一通道结构的主干的基部接收样本。
17. 一种方法，包括：
接收血液样本；
使所述血液样本移动通过在层叠的多层测试盒的第一聚合物层上的第一“F”形流体结构；
使所述血液样本从所述第一“F”形流体结构移动到形成在所述多层测试盒的第二层上的第二“F”形流体结构；以及
将所述血液样本从所述第一和第二流体结构提供到采样试管。
18. 如示例17所述的方法，还包括：使所述血液样本移动通过在所述测试盒的不同层上的多个另外的顺序布置的“F”形流体结构。
19. 如示例17-18中任一项所述的方法，还包括：在使所述血液样本移动通过所述“F”形流体结构之前，将试剂添加到所述血液样本。
20. 如示例19所述的方法，其中，所述试剂在所述“F”形流体结构的一个中被添加到所述血液样本并且借助位于所述“F”形流体结构的两个之间的环路通道与所述血液样本混合。
尽管上面已经详细描述了一些实施例，但其他修改也是可能的。例如，图中所示的逻辑流程并不要求所示的特定次序或顺序来实现期望结果。可以提供其他步骤，或者可以从所描述的流程去除一些步骤，可以向所描述的系统添加其他部件或者从所描述的系统去除部件。其他实施例可以在所附权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种测试盒（100，300），包括：
输入部（110，310），用以接收包含细胞的样本；
在所述测试盒的多个聚合物层上的多个裂解通道结构（130，140，330，340，350，360），其中所述多个裂解通道结构交替地设置在所述测试盒的不同的聚合物层上，并且其中所述聚合物层彼此联接以在所述裂解通道结构之间顺序地输送所述样本；和
测试室（150，370），用以从所述多个裂解通道结构（130，140，330，340，350，360）接收所述样本。
2.如权利要求1所述的测试盒（100，300），其中，所述裂解通道结构（130，140，330，340，350，360）具有字母“F”形状（200，400）。
3.如权利要求2所述的测试盒（100，300），其中，每个裂解通道结构包括基本直的主干通道（205），所述主干通道具有基部（222）和顶部，两个相同长度的基本平行的侧通道（210，215）基本垂直于所述主干通道的所述顶部延伸。
4.如权利要求3所述的测试盒（100，300），其中，所述裂解通道结构被布置成使得第一裂解通道结构在远离其主干的两个侧通道（210，215）的端部处接收样本。
5.如权利要求4所述的测试盒（100，300），其中，第二裂解通道结构（140，340，350，360）位于与所述第一裂解通道结构不同的层（520）上，并且第二裂解通道结构的两个侧通道的端部（225，230）被联接成从所述第一裂解通道结构的主干的基部接收样本。
6.如权利要求5所述的测试盒（100，300），还包括多个另外的顺序地布置的裂解通道结构（140，340，350，360），其每个具有相同的形状并且连接到前一个通道结构。
7.如权利要求6所述的测试盒（100，300），其中，至少两个裂解通道结构被环路通道（345）分开，所述环路通道构造成促进试剂与所述样本的混合。
8.如权利要求5所述的测试盒（100，300），其中，所述裂解通道结构具有对角线部分（220），所述对角线部分位于所述侧通道的底部和最靠近所述主干的基部的所述主干之间。
9.如权利要求8所述的测试盒（100，300），其中，当样本移动通过所述通道结构时，所述对角线部分（220）适于减少气泡的形成。
10.如权利要求1-9中任一项所述的测试盒（100，300），还包括位于与所述测试室不同的聚合物层上的排出通道（165，390），所述排出通道联接到环境。
11.如权利要求1-9中任一项所述的测试盒（100，300），还包括位于所述输入部和选定的裂解通道中的至少一个中的试剂。
12.如权利要求1-9中任一项所述的测试盒（100，300），其中，交替设置裂解通道结构的聚合物层是相邻层。
13.一种方法，包括：
接收血液样本（110，310）；
使所述血液样本移动通过在层叠的多层测试盒（100，300）的第一聚合物层上的第一“F”形流体结构（130）；
使所述血液样本从所述第一“F”形流体结构（130）移动到形成在所述多层测试盒的第二层上的第二“F”形流体结构（140）；以及
将所述血液样本从所述第一和第二流体结构提供到采样试管。
14.如权利要求13所述的方法，还包括：使所述血液样本移动通过在所述测试盒的第一聚合物层或第二聚合物层上的多个另外的顺序地布置的“F”形流体结构（140，340，350，360）。
15.如权利要求14所述的方法，还包括：在使所述血液样本移动通过所述“F”形流体结构之前，将试剂添加到所述血液样本，其中，所述试剂在所述“F”形流体结构的一个中被添加到所述血液样本并且借助位于所述“F”形流体结构的两个之间的环路通道与所述血液样本混合。
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