專利名稱：試樣處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理試樣的裝置和方法，具體來說，涉及用于準備指示劑 試驗中使用的試樣以及可選地用于進行指示劑試驗的裝置和方法。
背景技術(shù)：
本說明書中涉及到的任何現(xiàn)有出版物(或從其中得出的信息)，或涉及到 任何已知的任何內(nèi)容都不是和不應看作是一種確認或認可或任何形式的暗示 它們是現(xiàn)有出版物(或從其中得出的信息)或已知的內(nèi)容形成本說明書所涉及 的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)共同的 一般知識部分。
人們希望在遠離可供實驗室設備的遠程環(huán)境中進行各種指示劑試驗的需要 正在日益增長。例如，這包括對感染、疾病、環(huán)境污染進行試驗的能力，探測 環(huán)境中病原體的能力等。目前在如此環(huán)境中進行試驗的解決方案一般地依賴于 集中分析的遠程采樣或使用便攜式的實驗室系統(tǒng)。
在集中分析的情形中，這依賴于釆集的試樣，然后返回到一中心實驗室設 備來進行加工，再然后將試驗結(jié)果通知相關(guān)的人員。然而，盡管這利用了現(xiàn)有 的實驗室設備，因此減少對附加的復雜和昂貴設備的需求，但這遭受到諸多缺 占。
首先，這要求將試樣運輸?shù)郊袑嶒炇以O備，在此情形中，要取得結(jié)果會 花費大量時間來準備和/或分析。常常在跟蹤疾病或水致污染的情形中，重要地 是要有快速地響應，因此該方法不是實用的方案。
其次，即使試樣運輸帶來的時間延遲不是一個問題，但在采集試樣和準備 試樣以進行運輸?shù)倪^程中仍可存在固有的多種問題。例如，重要的是要確保試 樣不被污染，或由于采樣過程或其后的試樣處理過程引起的交叉污染。此外， 有必要處理好試樣，使得試樣保持存活或穩(wěn)定，直到可進行分析為止。標準的試樣采集技術(shù)一般地需要個別地進行釆集，以在合適的容器內(nèi)提供 試樣，然后，添加處理該采集試樣所需的任何物質(zhì)。這可能要求采集試樣的人 是一熟練的人員，這可能不是一個實用的解決方案。
盡管也已經(jīng)提供了便攜式的實驗室設備在現(xiàn)場進行試驗，但這樣的設備通 常很昂貴、復雜和難于操作。此外，如此的設備還常常需要在進行試驗的地方 有熟練的操作者，如上所述，這通常不是有效的解決方案。
US-6,207,369描述了用于診斷之用的圖形的多陣列的多比表面。該系統(tǒng)使 用電化學發(fā)光方法來探測或測量感興趣的被分析物。然而，這又要求使用復雜 的試驗裝置，這種試驗裝置不適用于所有的環(huán)境，通常要求培訓過的操作者。
US-4,065，263描述了在小的流體試樣或流體狀材料上進行化學、物理和生 物實驗的分析試驗帶片裝置。該裝置由薄的、平而中空的柔軟帶片形成，其內(nèi) 部包括一完全填充有一薄層惰性液體的通道。在操作中， 一小部分流體引入到 帶頂，并夾捏該頂部以在其中形成泡沫或氣泡。沿帶長度下拉夾捏管線，強制 氣泡到其前面。當氣泡繼續(xù)沿著管子行進時，它隨著通過不同的工位而經(jīng)受化 學、物理、生物和探測的操作。管子的一側(cè)最好是透明的，操作的結(jié)果可被眼 睛看到。然而，這對處理過程只提供有效的控制，其結(jié)果，可進行試驗的復雜 程度有限，由此，嚴重地限制了可使用該裝置的各種應用。

發(fā)明內(nèi)容
在第一廣泛形式中，本發(fā)明提供一種用于處理的裝置，該裝置包括
a) 基底；
b) 多個設置在基底的表面上的可變形的空腔，至少一個空腔是用于接納試 樣的試樣空腔；以及
c) 多個流體通道，這些流體通道連接空腔，從而在使用中，空腔有選擇的 變形致使試樣有選擇地與一個或多個物質(zhì)組合。
通常，試樣空腔具有預定的容積。 通常，試樣空腔聯(lián)接到入口。
通常，該入口包括吸芯，以允許試樣被吸入試樣空腔內(nèi)。通常，基底和試樣有選擇地供應到至少一個第一空腔，由此，進行如下至 少一個
a) 處理試樣；
b) 為用于指示劑試驗準備試樣；以及 C)進行指示劑試驗。
通常，該裝置包括至少一個第一空腔，其用作以下至少一個
a) 試樣處理空腔；
b) 試樣儲存空腔；以及 C)指示劑空腔。
通常，流體通道互連諸空腔，以便形成至少兩個路徑，各個路徑連接到第 一空腔，從而在使用中，空腔有選擇的變形致使物質(zhì)以預定順序供應到第一空 腔。
通常，該裝置包括至少一個第二空腔，其通過流體通道聯(lián)接到上述至少一 個第一空腔，以允許物質(zhì)被供應到第二空腔。 通常，第二空腔包含以下至少一個
a) 固定劑；
b) 中和劑；
C)促溶劑；以及 d)防腐劑。
通常，傳感器用來允許確定指示劑試驗的結(jié)果的指示。 通常，傳感器設置在第一空腔內(nèi)。
通常，該裝置包括將傳感器聯(lián)接到感測裝置的連接器，該感測裝置用于感 測以下至少一個
a) 指示劑試驗進行過程中或之后的測量值；
b) 指示劑試驗的結(jié)果；以及
C)從其它傳感器中確定的狀態(tài)。
通常，該裝置包括連接到傳感器的存儲器，用來儲存指示以下至少一個的 數(shù)據(jù)
11a) 指示劑試驗進行過程中或之后的測量值；
b) 指示劑試驗的結(jié)果；以及
C)從其它傳感器中確定的狀態(tài)。
通常，該裝置包括將數(shù)據(jù)儲存在存儲器內(nèi)的處理器。
通常，傳感器包括指示劑物質(zhì)，其響應于反應而提供指示。
通常，流體通道互連空腔以形成至少兩個路徑。
通常，該裝置包括至少三個路徑。
通常，諸路徑布置成以下至少一個-
a) 平行；
b) 串聯(lián)；
C)分支結(jié)構(gòu)；以及 d)樹形結(jié)構(gòu)。
通常，空腔和流體通道中的至少一個由設置在基底上的覆蓋層形成。 通常，覆蓋層由硅樹脂形成。
通常，覆蓋層至少部分地通過真空成形或注射模制法形成。 通常，基底由編織玻璃和環(huán)氧樹脂基底形成。
通常，該裝置包括至少一個指示劑，用來指示空腔應被變形的次序。 通常，該裝置包括至少一個空腔，用來對基底和試樣中的至少一個進行加 熱和冷卻中的至少一種。
通常，該裝置包括以下至少一個
a) 用來加熱空腔的加熱機構(gòu)；以及
b) 用來冷卻空腔的冷卻機構(gòu)。
通常，至少一個流體通道包括以下至少一個
a) 流動控制器；
b) 過濾器； C)閥；
d) 紊流器；
e) 霧化器噴嘴；以及f)收縮器。
通常，至少一個可變形的空腔包括分離空腔與流體路徑的薄膜，該薄膜適 于在空腔變形后就破裂。
通常，至少一個空腔包含以下至少一個
a) 清洗第一空腔的清洗溶液；
b) 用于傳感器標定的正控制溶液；以及 C)用于傳感器標定的負控制溶液。 通常，物質(zhì)包括以下至少一個
a) 酶；
b) 緩沖鹽；以及 C)溶劑。
通常，至少一個物質(zhì)通過混合其它物質(zhì)而形成。
通常，該裝置包括與操作裝置合作的導向器，允許由操作裝置以預定順序 使可變形空腔變形。
通常，該裝置包括氣體釋放閥，該閥連接到空腔或流體通道中的至少一個。 通常，該裝置包括至少一個壓力管理通道。
通常，該裝置包括至少一個壓力管理通道，壓力管理通道從下游空腔延伸 到上游空腔，以將流體或空氣從正被變形的空腔下游的空腔傳輸?shù)秸蛔冃蔚?空腔上游的空腔。
通常，至少一個壓力管理通道從廢物空腔延伸到試樣空腔。 在第二廣泛形式中，本發(fā)明提供一種操作裝置，該操作裝置操作用于使用 試樣處理裝置來處理試樣的裝置，該試樣處理裝置包括多個設置在基底上的可 變形的空腔，從而在使用中空腔的有選擇的變形致使物質(zhì)和試樣有選擇地組 合，該操作裝置包括
a) 支承該裝置的支承物；
b) 至少一個致動器；以及
c) 有選擇地啟動致動器而由此以預定順序變形空腔的驅(qū)動器。
通常，該操作裝置包括控制器，其用來控制至少一個致動器，由此，有選擇地變形該空腔。
通常，該操作裝置包括聯(lián)接到控制器的傳感器，其用來感測設置在試樣處 理裝置上的識別器。
通常，該操作裝置包括用來聯(lián)接到傳感器的感測裝置，以便感測以下至少 一個
a) 指示劑試驗進行過程中或之后的測量值；以及
b) 指示劑試驗的結(jié)果。
通常，該操作裝置包括至少一個連接器，其用來將感測裝置連接到設置在 試樣處理裝置上的傳感器。
通常，感測裝置形成控制器的一部分。
通常，致動器包括輥子，驅(qū)動器沿該裝置移動該輥子以由此變形空腔的驅(qū) 動器。
通常，該輥子成型為有選擇地變形空腔。
通常，該支承物由第二輥子形成，第一和第二輥子形成輥隙以便接納該裝置。
通常，該支承物由支承表面形成，支承表面包括至少一個導向器，以用于 以下至少一個
a) 對準該裝置；以及
b) 支承致動器。
通常，該致動器包括可轉(zhuǎn)動地安裝在軸上的輥子，該軸支承在沿支承表面 延伸的導向器上，由此，允許軸沿平行于該導向器的方向運動。
通常，該驅(qū)動器包括步進電動機，該電動機可操作地聯(lián)接到軸上，由此， 致使該軸運動。
通常，該步進電動機用來驅(qū)動環(huán)狀構(gòu)件，該構(gòu)件圍繞兩個由安裝到支承表 面上的臂支承的輥子而被輸送。 通常，該操作裝置包括
a) 用來支承多個試樣處理裝置的第二支承表面；以及
b) 有選擇地將試樣處理裝置中的一個供應到支承表面的疊致動器。通常，該操作裝置包括用來成疊地支承多個試樣處理裝置的支承物。 通常，該操作裝置包括試樣供應裝置，該試樣供應裝置包括將試樣供應到 試樣處理裝置入口的出口。
通常，該致動器用來將入口聯(lián)接到出口，以允許從試樣供應裝置接納試樣。 通常，該操作裝置能夠?qū)嵤┮韵轮辽僖粋€
a) 接受指示劑試驗結(jié)果；
b) 解釋指示劑試驗結(jié)果；
C)確定指示劑試驗結(jié)果；以及 d)報告指示劑試驗結(jié)果。
通常，該操作裝置能夠保持和加工多個試樣處理裝置。 通常，該操作裝置用于
a) 確定正在進行的指示劑試驗；以及
b) 致使進行指示劑試驗。
在第三廣泛形式中，本發(fā)明提供一種用于使用試樣處理裝置來處理試樣的 方法，該裝置包括多個設置在基底表面上的可變形的空腔，至少一個空腔是用 來接納試樣的試樣空腔，該裝置還包括連接空腔的多個流體通道，該方法包括 有選擇地變形空腔，由此，致使試樣有選擇地與一個或多個物質(zhì)組合。
在第四廣泛形式中，本發(fā)明提供一種使用操作裝置和試樣處理裝置來處理 試樣的方法，試樣處理裝置包括多個設置在基底上的可變形的空腔，從而在使 用中，空腔有選擇地變形致使物質(zhì)和試樣有選擇地組合，該操作裝置包括用來 支承該裝置和至少一個致動器的支承物，該方法包括有選擇地啟動致動器，由 此，以預定的順序變形空腔。


現(xiàn)將參照附圖來描述本發(fā)明的一個實例，附圖中
圖1A是用于處理一試樣和/或進行一指示劑試驗的試樣處理裝置的實例的 示意平面圖1B是圖1A多個空腔之一的示意側(cè)視圖；圖1C是當設有一中間層時的圖1A的多個空腔之一的示意側(cè)視圖ID是包括記憶和數(shù)據(jù)加工能力的試樣處理裝置的一個實例的示意平面
圖2A至2C是在圖1A中所示兩個空腔之間輸送流體的過程的一個實例的 示意圖2D是一由中間層形成的可破薄膜的一個實例的示意圖2E是包含在圖1A的多個空腔之一內(nèi)的可破囊泡的一個實例的示意圖3A是包含一卸壓閥的裝置的實例；
圖3B是包含一壓力管理通道的裝置的實例；
圖4A和4B是成形為在變形過程中減小內(nèi)部壓力的一空腔的示意平面圖和
圖5是包含一流體控制元件的流體通道和空腔的一個實例的示意側(cè)視圖6A至6C是不同路徑結(jié)構(gòu)的實例的示意平面圖7A和7B是一操作裝置的一個實例的示意圖7C是用于圖7A和7B的操作裝置的某一裝置實例的立體圖8A至8B是一操作裝置的第二實例的示意圖8C是用于圖3B的試樣處理裝置的圖8A操作裝置示意圖8D和8E是一操作裝置的第三實例的示意圖8F和8G是包括一壁的試樣處理裝置的一個實例的示意立體圖和側(cè)視
圖9是圖8E操作裝置的控制器的操作實例的流程圖； 圖IOA至10C是用于試樣處理系統(tǒng)的一異形輥的一個實例的示意圖； 圖IIA和11B是一操作裝置的第四實例的示意圖； 圖12A和12B是顯示控制閥的一個實例的操作的示意圖； 圖13A和13B是顯示使用一盤旋流體通道的流動控制的一個實例的操作的 示意圖；以及
圖14是用于DNA試樣處理的一裝置實例的示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)將參照1A和1B來描述一種試樣處理裝置的實例，該裝置用來處理 試樣，由此允許該試樣成為經(jīng)處理、儲存、準備儲存或用于指示劑試驗中的至 少一者。
在該實例中，裝置100包括一基底101，基底101具有設置在其上的多個空 腔lll、 112、 113、 114、 115、 116、 117、 118、 119、 120，這些空腔通過多個 流體通道122、 124、 126、 127、 128和129連接起來。
在一實例中，空腔和/或流體通道由設置在基底上的一層材料102形成，該 層材料包括形成流體通道和空腔的突起部分。該形式的一層材料一般地被稱之 為"覆蓋層"，這只是為了示例的目的，并不意圖加以限制。
用于處理試樣的諸如反應劑之類的基底，可設置在空腔lll、 ...120中選出 的一些空腔中或流體通道122、 124、 126、 127、 128和129中內(nèi)。至少某些空 腔lll、 ...120是可變形的，這樣，空腔lll、 ...120中的一個或多個空腔的變 形可允許試樣有選擇地與一個或多個物質(zhì)組合，由此，允許進行試樣的處理。 變形可用手來實施或使用一操作裝置，這將在下面作詳細描述。
在一實例中，試樣可通過一入口 160或任何其它合適的機構(gòu)提供給諸如空 腔117那樣的諸多空腔之一。通過合適地布置其它的空腔111、 ...120和多個 流體通道122、 124、 126、 127、 128和129，這使得多個不同物質(zhì)以預定順序 彼此和/或與試樣混合或組合起來。對于特定的試樣處理場合，這可允許按照要 求進行一個或多個特殊的反應。
因此，例如，試樣可提供給空腔117，空腔117然后就變形，致使試樣提供 給空腔118作進一步處理。當該試樣正在處理時，空腔lll、 113、 115被壓下， 導致相應的溶液形成在空腔112、 114、 116內(nèi)。例如又通過空腔112、 114、 116、 118有選擇的變形，溶液和處理過的試樣然后可被供應到空腔119，以允許進 行指示劑的試驗，或允許試樣被儲存起來以備其后的試驗。在一實例中，供應 到空腔119的流體可隨著更多的流體被供應到空腔119而被排代，然后，當空 腔119變形時，廢物可被收集起來或處理過的試樣被保存在空腔120內(nèi)，這將 在下面作詳細描述。通常，基底和覆蓋層由特殊的材料形成，它們對于裝置中所使用的物質(zhì)化 學上和生物上不活潑，各種不同材料可用于裝置的不同應用。
因此，上述裝置提供了一個允許進行試樣處理的簡單系統(tǒng)。這可包括實施 指示劑試驗或為其后試驗準備試樣。此外，通過用合適的材料來形成裝置100， 就可便宜地構(gòu)造該裝置，允許其在遠程區(qū)域和/或大規(guī)模地展開，由此，提供比 以前可實現(xiàn)的更可行的指示劑試驗或試樣的釆集及其后的處理。
如上所述，在一實例中，試樣可以多種方法中的任何一種方式被接納。在
圖1A的實例中，裝置100包括一如虛線所示的入口 160。該入口 160通常包 括一允許流體供應到空腔117內(nèi)的單向閥，盡管試樣最終將提供到一空腔，但 試樣也可替代地供應到一流體通道。這允許將試樣注射到或其它方式通過入口 160插入到空腔117內(nèi)?；蛘?，入口 160可設置有一個吸芯和噴管等，以允許 從一個諸如受檢物、環(huán)境等的源頭收集流體。也可使用包括使用路厄鎖定端口 、 隔膜等的其它結(jié)構(gòu)。
在一實例中將會認識到，試樣空腔117可設置成收縮的構(gòu)造，以使它可接 納試樣。或者，然而，試樣空腔117可設置在負壓之下，這樣，當入口160浸 沒在一流體內(nèi)，且例如通過擠壓該入口而釋放一塞子時，這致使流體被吸收到 空腔117內(nèi)。在一實例中將會認識到，試樣空腔因此可類似于Vacutaine, 那樣的采血裝置的方式作用，這可通過合適的機構(gòu)來啟動，在試樣空腔117或 流體通道或與其連接的另一空腔內(nèi)的負壓作用下，使血樣被抽吸到試樣空腔 117內(nèi)。
在任一情形中，試樣空腔117可設置有預定的容積，以確保獲得預定體積 的試樣。這可用來確保指示劑反應準確地進行。
在一實例中，諸空腔中的第一個空腔用作一指示劑、儲存或處理的空腔(下 文中一般被稱為"第一空腔")，而諸空腔中的第二個空腔用作一儲存、處理 或廢物空腔(下文中一般被稱為"第二空腔")。這些空腔的功能將在下文中 作詳細描述。
如果該裝置用來進行一指示劑試驗，則這通常包括提供某種形式的指示， 以指示試樣中一物質(zhì)存在、缺乏或其程度，或反應的結(jié)果。盡管在某些情形中反應可導致顏色改變或諸如此類的變化，因此是自顯示，但不總是如此的情形。 因此，當裝置100用來進行指示劑試驗時，第一空腔在圖1A的實例中是空
腔119。這通常可通過在第一空腔119內(nèi)提供某種形式的指示劑來實現(xiàn)，以允 許確定試驗的結(jié)果。這可用多種途徑中的任何一種途徑來實現(xiàn)。
因此，例如，第一空腔119可含有某種物質(zhì)，當與感興趣的物質(zhì)混合時， 該種物質(zhì)提供視覺上的指示。例如，這可包括pH指示劑或諸如此類的試劑， 根據(jù)施加到第一空腔的物質(zhì)的pH，該試劑會發(fā)生顏色的變化。
作為一種變體，第一空腔119可包括一個允許進行電子感測的機構(gòu)。在 一個實例中，感測裝置170通過如圖1A所示的連接器130連接到一設置在 第一空腔119內(nèi)的傳感器131。這允許使用感測裝置170從傳感器131確定 與指示劑試驗相關(guān)的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可以指示出進行指示劑試驗過程中或之 后的測量值、指示劑試驗的結(jié)果、根據(jù)其它傳感器確定的狀態(tài)等。這允許 使用一合適的用戶接口、顯示器等向用戶呈現(xiàn)結(jié)果或數(shù)據(jù)，又允許觀看、 儲存或操作這些結(jié)果。
在一實例中，傳感器131呈電極的形式，允許使用感測裝置來確定第一 空腔119內(nèi)物質(zhì)的傳導性。該傳導性可指示第一空腔119內(nèi)預定物質(zhì)的濃 度，由此，允許提供定量的輸出?；蛘?，可使用任何合適形式的傳感器。 因此，例如，溫度傳感器可用來確定吸熱或放熱反應的反應速度。
感測裝置170通常依賴于傳感器的特性，且例如可包括一確定待被確定 的物質(zhì)傳導性的歐姆計、 一從其它傳感器中讀取結(jié)果的計算機系統(tǒng)等。
在該實例中將會認識到，這允許使用單個的感測裝置170來確定來自多 個裝置100的指示劑試驗結(jié)果。在有限的資源可能限制對感測裝置的訪問 的遠程環(huán)境中，這樣做無疑是有用的。
另一可供選項是附加地包括處理器(processing) 181和/或存儲器180， 如圖1D所示，使數(shù)據(jù)能直接儲存在包含在基底110內(nèi)的存儲器180內(nèi)。該 數(shù)據(jù)通常指示至少部分地在進行指示劑試驗過程中或之后所得的測量值， 和/或指示劑試驗的結(jié)果。然而，也可儲存其它的數(shù)據(jù)。因此，例如，試樣 處理裝置可包括用來監(jiān)視狀態(tài)的傳感器，上述狀態(tài)諸如環(huán)境狀態(tài)、溫度等，以允許儲存指示出這些狀態(tài)的數(shù)據(jù)。
在任何情況下，通過在試樣處理裝置上提供存儲器，可允許感測裝置
170其后在指示劑試驗進行之后從存儲器180中取出數(shù)據(jù)。
處理器和存儲器可以是任何合適的形式。因此，例如，處理器和存儲器 可集成到一個共用的集成電路(IC)中，或可以實體地分離的形式提供， 諸如一個處理器IC和分離的flash存儲器等。在一個實例中，存儲器180 以類似于智能卡裝置中使用的方式設置在基底100內(nèi)。
在此實例中，這允許指示劑試驗在遠程環(huán)境中進行，使該裝置其后提供 到一計算機系統(tǒng)，因此，可在一不同的地方設置計算機系統(tǒng)。盡管與僅包 括一傳感器或電極的裝置相比增加了裝置的成本和復雜性，但這可進一步 降低對感測裝置170的要求，尤其是可避免在進行指示劑試驗的地方提供 感測裝置170的需求。
裝置IOO另一替代形式是包括一個可選的顯示器182，例如，其可用來 顯示指示劑試驗的結(jié)果。可使用任何合適形式的顯示器，諸如液晶顯示器 (LCD)、有機光發(fā)射二極管(OLED)顯示器等。這同樣可進一步減少對 分離的感測裝置的需要。
另一選項是允許對指示劑試驗所用的任何感測機構(gòu)的標定。因此，例如， 在使用感測裝置170來探測試樣中細菌濃度的情形中，可要求也從零試樣 取得讀數(shù)，以及從具有預定細菌濃度的試樣取得讀數(shù)。
為了做到這一點，空腔111、 ...118中選定的那些空腔可含有具有零和 規(guī)定細菌濃度的預配制的試樣。在此實例中，對每個這些預配制的試樣進 行讀數(shù)，允許在各個細菌濃度處確定從感測裝置170送出的輸出。當感測 裝置170用于感興趣的試樣時，可將得到的測量值與使用預配制試樣所作 的測量值進行比較，從而可確定出測量試樣內(nèi)的細菌濃度。
通過這種方式的指示劑試驗，這可考慮到由于不同感測裝置的靈敏度偏 差引起的各個測量值之間的變動，以及環(huán)境條件中的變化，諸如溫度、試 樣空腔119內(nèi)傳感器電極等的實際結(jié)構(gòu)。
第一空腔119可由單個空腔形成，如以上一般地所述那樣，或可替代地由多個不同空腔形成。該后一情形允許進行多個不同的指示劑試驗，而沒 有在不同試驗之間發(fā)生污染的風險。因此，如果試驗是在采集的試樣、零 試樣和控制器上進行的，則每個這些試驗可在不同的第一空腔內(nèi)進行。在 此實例中，將會認識到，可采用一個共用的感測機構(gòu)，這樣，例如，單組 的電極可用來跨越各個指示劑空腔，這將在下文中作更詳細的描述。或者， 可對每個空腔提供分離的感測機構(gòu)。
作為提供多個空腔的一種替代形式，可提供一單個第一空腔，其被分隔 為多個空腔部分，由此，防止諸空腔部分之間的互混。這允許一單個第一 空腔用作分離的空腔，以用來進行指示劑試驗。
將會認識到，除了使用電極的電子感測之外，還可使用各種不同感測技 術(shù)。因此，例如，可使用一利用輻射源和相關(guān)計量儀的攝譜術(shù)分析來進行 感測。這可在任何合適波長上進行，例如，使用可見光輻射、紅外線或紫 外線輻射等，視首選的實施例而定。這可用來進行密度計量學、吸收性、 反射性、熒光感測、濁度測定法感測等。
在圖1A的實例中，當該裝置100用來進行指示劑試驗時，連接到第一 空腔119的第二空腔120可用作一廢物空腔。
這允許從第一空腔119接納物質(zhì)，可按照需要在完成指示劑試驗之后接 納，或允許其它物質(zhì)供應到第一空腔119。
在一實例中，廢物空腔120包括一諸如凝膠或磁性珠之類的固定劑，以 確保供應到廢物空腔的任何流體或其它產(chǎn)物不能從其中移出?；蛘撸商?供中和劑或促溶劑來中和任何有害的溶液、有機物等?；蛘?，可包含一試 樣防腐劑來確保準備的試樣適合于使用其它設備或化驗的進一步分析。
上述實例集中在使用裝置IOO進行指示劑試驗上。然而，將會認識到， 該裝置也可用于處理和/或儲存試樣，然后，試樣可在其后用于指示劑試驗， 以及處理或儲存指示劑試驗的結(jié)果，如果還要進行更多試驗會需要這些指 示劑試驗結(jié)果。在此實例中，無論第一空腔還是第二空腔都可用作儲存或 處理空腔。
在此實例中，當進行試樣采集時，有時有必要處理試樣以確保試樣保持
21有效或穩(wěn)定，直到可進行試驗為止。在一實例中，這一點可通過使用裝置
100在試樣空腔117內(nèi)采集預定體積量的試樣來實現(xiàn)。然后，試樣可與物質(zhì) 混合，在空腔118內(nèi)孵化或其它方法處理。試樣然后可保持在空腔118內(nèi)， 空腔118因此可用作第一空腔119以起處理空腔的功能，由此，進行試樣 的處理?；蛘?，試樣可供應到空腔119、 120中的任一個，然后用作第一或 第二空腔來為準備好的試樣提供處理或儲存。
在任一種情況下，將會認識到，這不僅允許使用上述技術(shù)來采集預定體 積量的試樣，而且還允許處理采樣以確保試樣在試驗之前保持有效或穩(wěn)定。
在使用中，處理空腔可包括保持試樣有效性所需的任何物質(zhì)，例如，可 包括使用凝膠等來使處理過的試樣保持停滯不動。處理空腔通常還可一出 口或可刺破的薄膜(未示出)，以允許將處理過的試樣提供到分開的裝置 內(nèi)而可進行指示劑試驗，但替代地，這也可通過使用合適的注射器針或類 似裝置來刺破空腔得以實現(xiàn)。
所進行的指示劑試驗可能要求在規(guī)定溫度下提供物質(zhì)。因此，例如，當 試驗一細菌或類似的試樣時，通?？煞趸嚇右源_保細菌有足夠的活力， 使得測量可以進行。如此的加熱可用多種方式進行。
在一實例中，諸如孵化空腔118那樣的一個空腔可使用一加熱機構(gòu)進行 加熱，上述加熱機構(gòu)諸如珀耳帖效應元件、電阻加熱元件等。作為一種替 代方案，可進行一放熱反應來產(chǎn)生熱量而實現(xiàn)加熱，例如，可在孵化空腔 118內(nèi)提供反應劑或?qū)⒎磻獎┕椒趸涨?18，當在其它空腔內(nèi)與反應 劑混合時可提供一定的加熱效應。
另一選項是提供一分離的加熱空腔，該加熱空腔鄰近于和熱力上連接到 孵化空腔118。在此實例中，可在加熱空腔內(nèi)進行一個放熱反應來產(chǎn)生熱量， 例如，通過熱傳導將熱量傳遞到孵化空腔。由于加熱空腔物理上與孵化空 腔118分離，所以這確保放熱反應所需的任何反應劑不與試樣的其它物質(zhì) 反應，這可實現(xiàn)任何指示劑試驗或試樣處理從程序中獲得成果。
將會認識到，作為使用加熱元件的替代方案，例如，可需要冷卻元件來 穩(wěn)定試樣。如此的冷卻可利用任何合適的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，諸如電子冷卻裝置、吸熱反應等。
在試樣處理裝置內(nèi)含有加熱或冷卻元件的另一替代方案是，將加熱或冷 卻元件結(jié)合到一支承表面內(nèi)，諸如可用于一操作裝置內(nèi)那樣，這將在下文 中作更詳細的描述，和/或?qū)⒓訜峄蚶鋮s元件結(jié)合到用于感測裝置內(nèi)。
在一第二實例中，孵化空腔118可利用使用者的體溫進行加熱。因此， 使用者有必要將裝置握在其手中，或擱置抵靠在其身體的其它部分上，持 續(xù)一段預定的時間以確保對試樣合適地加熱。盡管這后者的技術(shù)需要使用 者的千預，但這降低依賴于外部能源等的需要，否則會需要加熱元件，還
確保試樣被加熱到合適溫度，例如，37°C， 一般地說，這對于這樣孵化來 說是較佳的溫度。
現(xiàn)將描述用于圖1A裝置100的實例指示劑試驗步序。
在此實例中，進行試驗來探測水試樣中大腸桿菌(E.co//)的存在與否。 為了達到這一點，空腔含有如下所列物質(zhì)
*空腔111 -水；
*空腔112-用緩沖鹽凍干酶；
*空腔113-水；
參空腔114-凍干或噴干的培養(yǎng)介質(zhì)成分(正控制)； *空腔115-水；
*空腔116 -凍干或噴干的培養(yǎng)介質(zhì)成分，包括酶底物，其在通過固
定在電極上的酶來作用時得到電活化產(chǎn)物(負控制)； *空腔117-待試驗的試樣；以及
*空腔118 -凍干的培養(yǎng)介質(zhì)成分，包括酶底物，其在通過固定在電 極上的酶來作用時得到電活化產(chǎn)物。 現(xiàn)將描述進行試驗的該裝置操作的一個實例。 在此實例中，在步驟l，將試樣提供到空腔117，如上所述，這可通過
注射、通過一入口提供試樣等方式來實現(xiàn)。
在步驟2，空腔117變形，致使試樣被提供到空腔118內(nèi)。空腔118 用作一孵化空腔，這樣，試樣與凍干的培養(yǎng)介質(zhì)和酶底物混合，當特定的細菌酶作用于其上時，酶基底得到電活化產(chǎn)物，致使介質(zhì)再水合并允許細 菌在試樣內(nèi)生長，隨之發(fā)生底物的消耗。試樣也被加熱到合適的溫度，諸
如37至44'C范圍內(nèi)的溫度(或任何其它的合適的溫度)，使用一加熱機構(gòu) 來確保試樣內(nèi)的代謝生長。
在步驟3，空腔111變形，致使儲存在空腔112內(nèi)的酶與緩沖鹽再水 合，緩沖鹽的作用是保持最佳的緩沖濃度和pH水平。
在步驟4，空腔113變形，致使水被用來水合含在空腔114內(nèi)的凍干 成分。
在步驟4，空腔112變形，致使水合的酶被推入到第一空腔119內(nèi)。 水合酶致使結(jié)合入第一腔室內(nèi)的傳感器130上的任何涂層可被除去，并允 許酶被吸收到傳感器工作電極上(或者非特定地，或者通過一分子鏈)， 導致傳感器工作電極活化。
在步驟5，空腔114變形，致使正控制的溶液被提供到第一空腔內(nèi)。 正控制的溶液排代水合的酶溶液，并允許取得空白的讀數(shù)。該空白讀數(shù)是 在沒有底物存在的條件下取得的讀數(shù)，這可被用來建立電子感測裝置170 的基線讀數(shù)。
在步驟6，孵化空腔變形，致使試樣通過一過濾器128供應到第一空 腔119。這排代正控制的溶液，以使只有孵化的試樣保留在第一空腔119 內(nèi)，允許使用電子的感測裝置170取得指示試樣內(nèi)細菌濃度的讀數(shù)。與此 同時，空腔115變形，致使空腔116內(nèi)的負控制的溶液成分進行再水合。
在步驟8，空腔116變形，致使負控制的溶液被提供到第一空腔119 內(nèi)，允許獲得負控制的讀數(shù)。
本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會認識到，負控制的讀數(shù)等價于沒有細菌 存在的試樣溶液的讀數(shù)。負控制溶液的和正控制溶液的測量值(等價于細 菌對基底總的耗損，由此建立個別傳感器的動態(tài)范圍)允許傳感器進行標 定，以使傳感器讀數(shù)被用來確定試樣內(nèi)的細菌濃度。
在步驟9，空腔119變形，允許第一空腔119內(nèi)任何剩余的基底被提 供到廢物空腔120內(nèi)。這使得裝置處置起來是安全的。
24從以上所述中將會認識到，空腔111、 ...120和流體通道121、 ...129 的布置結(jié)構(gòu)是理想地適合于上述的試驗。然而，這僅是為了示例之目的， 并不意圖加以限制。因此，替代的布置結(jié)構(gòu)通常包括試樣、處理、廢物或 指示劑空腔中的至少一個，可用于不同的試驗。
現(xiàn)將描述其它多個實例特征。
在一實例中，裝置一旦制造好，至少某些空腔用流體預裝載，這樣， 空腔其后的變形致使流體被逐出或排入流體通道或鄰近空腔內(nèi)。
這可通過使用一破裂薄膜或類似的裝置將流體保持在空腔內(nèi)來實現(xiàn)， 一旦空腔變形，破裂薄膜就破裂并釋放流體，這將在下文中參照圖2A至 2E作更詳細描述。
或者，空腔可包含含有諸如氣凝膠之類凝膠的流體，流體可布置成允 許一壓縮凝膠就可釋放流體。這在某些情形中是有利的，因為凝膠可布置 成支承空腔，由此，防止空腔發(fā)生不希望的變形，但仍允許相當大體積的 流體供應到空腔。將會認識到，可使用任何合適的凝膠或其它類似于海綿 的材料，且凝膠可用各種材料形成，諸如硅石(Si02)、氧化鋁(A1203)、 過渡和鑭希金屬氧化物、金屬硫族化物(諸如CdS和CdSe)、有機和無機 聚合物以及碳。同樣地，可使用諸如可破裂的玻璃安瓿那樣任何其它材料， 該種材料一壓縮就可釋放流體。
除了這之外，空腔可在裝置制造時不包含流體。這對于允許在其中接 納從另一空腔流出的流體是必要的，以使流體可與包含在其中的固體或顆 粒材料混合，或允許混合從一個或多個先前的空腔流出的組合液體體積， 或簡單地允許在使用前暫時儲存流體。
以此方式向下游空腔供應流體可導致包含在其中的流體和/或其它材 料體積增加，這可以是由于減小了可使裝置破裂的任何的壓力增高，或防 止空腔變形。這可以多種方式中的任何一種方法來實現(xiàn)。
在一實例中，這一點可這樣來實現(xiàn)，讓可變形的空腔首先布置在一基 本上收縮或變形的位置內(nèi)，以使流體可供應到空腔，從而致使空腔膨脹。 或者，可將空腔設置成負壓，以允許流體容納在其中。其它的變化包括使用卸壓閥，以及返回路徑，以允許形成一個流體回路，這又導致裝置內(nèi)流 體體積不變。
現(xiàn)將參照圖2A至2C來描述結(jié)合位于收縮位置內(nèi)的一空腔使用填充預 裝載流體的一空腔的一個實例。
在此實例中，如圖2A所示，首先空腔111通過一流體通道121 (為簡 明起見圖1A中未予示出)連接到空腔112。在此實例中，空腔lll設置在 一膨脹構(gòu)造中，用流體201填充空腔。流體201用可破裂的薄膜211保持 在空腔111內(nèi)，薄膜使空腔111與流體通道121分離。
相比之下，空腔112包含要與流體201混合的顆粒材料202。當顆粒 材料呈比流體還小的體積時，由于空腔112需要容納流體201，所以空腔 112最初預變形為一收縮構(gòu)造，如圖所示。
在使用中，當流體201和顆粒材料混合時，如圖2B中箭頭230所示地 對覆蓋層102施加一力，使空腔111變形為收縮構(gòu)造。在此實例中，初始 施加的力在空腔111內(nèi)產(chǎn)生壓力，這又致使薄膜211破裂。進一步的壓力 致使空腔111變形，減小空腔的容積，通過流體通道121將流體201推入 到空腔112內(nèi)，如箭頭231所示。
將會認識到，這致使空腔112膨脹成所述膨脹構(gòu)造，允許空腔112包 含附加體積的流體201，這又使流體201與顆粒材料202混合而形成溶液 203。
溶液203用定位在流體通道121內(nèi)的單向閥(諸如簧片閥213)和對 應的可破裂的薄膜212保持在空腔112內(nèi)。然而，可使用任何合適的結(jié)構(gòu)， 諸如使用一合適的輥子結(jié)構(gòu)等。
溶液203形成之后，通過沿圖2C中箭頭232的方向施加力使空腔112 變形，這致使薄膜212破裂。進一步的壓力減小空腔112的容積，如箭頭 233所示沿著流體通道122推壓溶液203并將其推入另一空腔內(nèi)，或第一空 腔119 (未示出)內(nèi)。
因此，上述實例允許設置在空腔111內(nèi)的流體201與包含在空腔112 內(nèi)的固體顆粒物質(zhì)202混合。然后，由于空腔U2變形，生成的混合物可通過流體通道122供應到第一空腔119。
將會認識到，可破裂的薄膜可用多種方式中的任何一種來形成，而上
述實例僅是為了說明之目的。在一替代的實例中，可破裂薄膜211由定位 在基底101和覆蓋層102之間的一中間層240形成，如圖2D所示。在使用 中，中間層240用來包含設置在空腔111內(nèi)的流體，使覆蓋層102操作來 形成流體通道121。在此實例中，中間層240由特殊材料形成，該材料的特 性是一旦變形材料就會斷裂或碎開。因此，當一操作者使空腔lll變形時， 中間層240將在區(qū)域241內(nèi)斷裂或碎開，由此，使流體201進入流體通道 121，這為本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所認識。
在另一替代實例中，可破裂薄膜211由含有溶液的泡囊242形成，使 泡囊242被包裹在覆蓋層102和空腔111內(nèi)，如圖2E所示。在此實例中， 泡囊242由特殊材料形成，該材料的特性是一旦變形材料就會斷裂或碎開。
現(xiàn)將參照圖3A和3B來描述解決裝置內(nèi)壓力問題的替代實例。
在此實例中，試樣處理裝置300包括基底301，基底301具有多個空 腔311、 312、 313、 314、 315、 316、 317、 318和設置在其上的流體通道321、 322、 323、 324、 325、 326、 327。將會認識到，空腔311、 ...318和流體通 道321、 ...327相對于圖1A所示空腔和流體通道布置，設置成不同的結(jié)構(gòu) 布置，這僅是為了示例之目的。
在圖3A的實例中，其中一個空腔諸如空腔318包括一氣體釋放閥330。 該氣體釋放閥330允許空腔311、 ...318和流體通道321、…327內(nèi)的氣體 在空腔311、 ...318之一變形時通過空腔318被逐出。因此，當空腔變形時， 流體被傳輸?shù)狡浜蟮牧黧w通道內(nèi)，然后，流入空腔內(nèi)，包含在流體通道和 空腔內(nèi)的諸如空氣或氮氣之類的任何氣體將被入空腔311、 ...318和流體通 道321、 ...327中的其它一些空腔和通道內(nèi)(通常稱之為下游空腔或流體通 道)。將會認識到，這最終會導致氣體排入到空腔318內(nèi)，這又允許氣體 通過氣體釋放閥330從空腔318中被逐出。
通過使用氣體釋放閥，該闊只允許氣體被逐出，而不允許其它流體被 逐出。這可避免不希望發(fā)生的逐出處理中所使用的任何試樣或其它的物質(zhì)，
27但仍允許實現(xiàn)壓力釋放。將會認識到，氣體釋放閥可替代地連接到一流體 通道，盡管圖中示出單個氣體釋放閥，但也可提供多個閥。
附加地和/或替代地，如果需要或可接受地使流體從試樣處理裝置中逐 出，則可采用一個流體釋放閥。將會認識到，例如，這可用來使準備好的 試樣從該裝置中抽出，以備其后試驗之用，但這也可用任何合適的方式實 現(xiàn)，諸如利用注射器之類的裝置。
在某些實例中，較佳地是不使任何氣體或流體釋放出去。因此，作為
氣體釋放閥的替代方案，從諸如廢物空腔318那樣的空腔到任何一個或多
個其它空腔，可設置在一壓力管理通道。 一般地，壓力管理通道從下游空 腔延伸到上游空腔，這樣，壓力可返回到通過傳送諸如空氣、物質(zhì)之類的 流體而變形的空腔上游處的那些空腔。
該結(jié)構(gòu)的實例顯示在圖3B中，其中，壓力管理通道340顯示為從空腔 318延伸到試樣空腔315。
在此實例中，當一空腔變形而壓力形成在下游空腔311、 ...318和流體 通道321、 ...327內(nèi)時，這可從空腔318傳輸?shù)娇涨?15，由此，在全部的 空腔311、 ...318和流體通道321、 ...327內(nèi)壓力重新分布。將會認識到， 這可確保目前正在變形的空腔的上游和下游的那些空腔內(nèi)的壓力基本上相 等，由此，有助于空腔容易地變形，并減小流體沿錯誤方向流動的可能性。
此外，如果空腔318用作廢物空腔，并包含中和劑或促溶劑等，則這 可涌過任何含有試樣的空腔311、 ...318和流體通道321、 ...327，由此，確 保所有微量的試樣都得到中和。將會認識到，這可用來幫助確保該裝置300 能被安全地處置。
在此實例中，壓力返回流體通道340可具有任何合適的結(jié)構(gòu)，例如， 由虛線341所示的替代的構(gòu)造。
除了在下游空腔或流體通道內(nèi)形成增加的壓力之外，空腔的變形也可 在空腔和流體通道內(nèi)產(chǎn)生增加的壓力。例如，如果流體被直接推入狹窄的 流體通道開口，則這將限制流體流入流體通道內(nèi)，由此，導致空腔內(nèi)壓力 增加。為了調(diào)整該種效應，空腔可成形成修改所誘發(fā)的壓力?，F(xiàn)將參照圖4A和4B描述成形為減小空腔內(nèi)壓力的空腔形狀的實例。 在此實例中，空腔400通過一頸部420連接到一流體通道410，該頸 部420逐漸地從空腔的最大寬度延伸到流體通道410的寬度。這導致一皮 老虎形狀的空腔，其結(jié)果，當空腔減小的體積沿箭頭430方向變形時，流 體通過頸部420被推入到流體通道410內(nèi)?？梢钥吹?，空腔和頸部的形狀 使流體像在漏斗中那樣流入流體通道410，因此，減小了壓力梯度并因而減 小了空腔內(nèi)的壓力。這可有助于減少空腔破裂的幾率。
然而，將會認識到，可使用空腔其它替代的形狀來改變(增加、減小 或保持)空腔內(nèi)的壓力，這在某些情形中是很需要的，例如，為了在物質(zhì) 被推入到流體通道內(nèi)時確保物質(zhì)在空腔內(nèi)徹底地混合，就需要這樣的形狀 改變。
為了進一步增強裝置100的操作，可將多個附加的流體控制元件設置 在流體通道內(nèi)或空腔本身內(nèi)。流體控制元件可適于提供多個控制的或流體 流動的修改。
例如，流體控制元件可包括紊流器，其用來攪動流體以確保物質(zhì)的互 混。流體控制元件也可包括流體通道內(nèi)的限制器以確保保持一定的流體壓 力。
圖5中示出呈霧化器噴嘴形式的流體控制元件的實例。在此實例中， 流體通道500顯示為連接到一空腔510。流體通道包括一鄰近于空腔510 入口定位的噴嘴520。在此實例中，當流體沿箭頭530方向被推動通過流體 通道500時，強制流體通過該噴嘴，致使流體霧化并噴濺到空腔510內(nèi)， 這可提高流體與設置在空腔510內(nèi)任何物質(zhì)相混合的能力。
流動控制元件還可包括從流體中過濾出固體顆粒材料的過濾器。也可 使用控制閥來有選擇地密封流體通道，這將在下文中作詳細描述。將會認 識到，可采用各種技術(shù)來制造該裝置。
在一實例中，試樣處理裝置包括多個由空腔和流體通道不同組合形成
的不同路徑，允許物質(zhì)的混合被進一步控制。 因此，在圖1A的實例中，該裝置包括
29*由空腔111、 112和流動路徑122形成的第一路徑；
*由空腔113、 114和流動路徑124形成的第二路徑； *由空腔115、 116和流動路徑126形成的第三路徑； *由空腔117、 118和流動路徑127、 128形成的第四路徑。
在使用中，各個路徑適于將相應的物質(zhì)依次供應到第一空腔119。這 允許遵從復雜的指示劑試驗或試樣處理程序。
因此，例如，這允許物質(zhì)在空腔lll、 U2內(nèi)混合，以使固體和相應的 溶劑混合，將生成的溶液供應到第一空腔119內(nèi)。同時地或相繼地，其它 物質(zhì)可在設置在其它路徑內(nèi)的空腔內(nèi)進行混合，按照需要將生成的混合物 供應到第一空腔內(nèi)。
在圖1A的實例中，諸路徑平行地設置在基底101上，使每個路徑獨立 并直接饋送到第一空腔119。然而，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會認識到， 路徑的結(jié)構(gòu)可變化并取決于所進行的指示劑試驗的特性。
因此，盡管圖1A的諸路徑平行地設置，但諸路徑也可替代地布置成分 支或樹形結(jié)構(gòu)，例如，如圖5A和5B所示。
因此，在圖6A的實例中，試樣處理裝置600包括基底601，基底601 具有設置在其上的多個空腔610、 612、 619和流體通道611、 615。諸空腔 610被流體通道611互連而形成延伸到空腔619內(nèi)的第一路徑，諸空腔612 被流體通道615互連而形成第二路徑。在此實例中，第一路徑到達空腔619 之前，第二路徑連接第一路徑。
在圖6B的實例中，試樣處理裝置的可變形空腔630被流體通道631 互連而形成一樹形結(jié)構(gòu)。
將會認識到，可使用各種不同路徑結(jié)構(gòu)，所示實例僅是為了說明之目 的，并不意圖加以限制。因此，例如，空腔和流體通道可設置在基底兩側(cè) 上。
還將認識到的是，當設置多個路徑時，每個路徑可連接到相應的第一 空腔或第一空腔部分，允許獨立地進行各級的試樣處理或指示劑試驗。
這種情況的一個實例顯示在圖6C中。在此實例中，試樣處理裝置600包括一基底661，該基底在其上具有多個空腔660、 661A、 662A、 661B、 662B、 661C、 662C、 663、它們通過流體通道670A、 670B、 670C、 671A、 671B、 671C、 672A、 672B、 672C連接。
在此實例中，空腔660用作試樣空腔。然后，該試樣空腔660聯(lián)接到 三個空腔661A、 661B、 661C以使試樣與其它物質(zhì)混合。然后這些空腔又 連接到三個空腔662A、 662B、 662C，用作相應的指示劑空腔。指示劑空腔 662A、 662B、 662C然后連接到單個廢物空腔663。
將會認識到的是，在此實例中，試樣處理裝置形成三個相應的路徑， 它們分別標注以后綴A、 B、 C。每個路徑連接到試樣空腔660，以使試樣 可分為三個部分，每個部分輸送到相應的指示劑空腔662A、 662B、 662C。 這允許三個不同的指示劑試驗(或試樣處理程序)可在同一試樣上平行地 進行。
在此實例中，單個傳感器680顯示為橫貫三個指示劑空腔662A、662B、 662C延伸，不過替代地，對于各個指示劑空腔662A、 662B、 662C可提供 分開的傳感器680A、 680B、 680C。
在任何情況下，將會認識到，該形式的結(jié)構(gòu)允許在單個試樣上進行多 個指示劑試驗或試樣處理程序。
為了幫助使用者順序地變形空腔，特別是確保物質(zhì)互混以進行指示劑 試驗所需的順序發(fā)生，或可在該裝置上設置試樣準備的可視的指示。
該可視的指示可取多個形式中的任何一種形式，并可包括例如對裝置 IOO的諸空腔或區(qū)域進行顏色編碼，以指示出預定的啟動順序?；蛘?，諸空 腔可標以代表次序的號碼，或可簡單地設置有單獨的指令組。
或者，可使用一操作裝置來實現(xiàn)空腔的變形，這將在下文中作詳細描述。
試樣處理裝置100的另一替代做法是，包括一獨特的標識器，諸如序 列號、獨特的條形碼等。在此實例中，獨特的標識器可與一組指令定義相 關(guān)聯(lián)，該組指令以諸空腔應按照其操作的順序進行定義，以使這些指令可 被査找和用來控制該過程。在一實例中，空腔lll、 ...120呈氣泡的形式，它們由模制覆蓋層102 而形成。在以合適地方式將下面的基底101附連到覆蓋層101之前，至少 某些空腔111、 ...120填充有進行指示劑試驗所需的物質(zhì)。
覆蓋層通常有足夠的柔性允許空腔變形，并且又很結(jié)實防止使用中材 料破裂。在一實例中，覆蓋層可由硅樹脂或其它軟樹脂形成。硅樹脂不容 易通過真空形成來形成為可靠的/特別的形狀，這是因為其分子結(jié)構(gòu)在加熱 下會移位。因此，通常采用使用兩部分的模制的硅樹脂的鑄造過程。覆蓋 層一旦形成， 一般就用膠合、超聲波焊接、熱焊等方法附連到基底，但也 可使用任何強度足以防止在壓力下分裂或破裂的密封/結(jié)合。
基底通常還由能提供剛性的材料形成，以便允許可容易地按壓空腔。 在一實例中，這可由諸如印刷電路板材料那樣的材料形成，其可包括編織 的玻璃和環(huán)氧樹脂基底，諸如FR4 (火焰阻滯劑(Flame Retardant ) 4)板 或諸如此類的板。這允許使用標準技術(shù)在基底上設置電氣連接。
此外，一中間層可設置在基底和覆蓋層之間，如圖1C中標號120所示。 該中間層可以由任何合適材料形成，并可例如用來確保物質(zhì)被保持在一不 活潑的環(huán)境中。
然而，將會認識到，可采用任何合適形式的制造工藝。例如這可包括 通過使用陽模和陰模工具的注射模制或低壓成形工藝、使用陰模工具的真 空成形、吹塑成形等工藝來形成覆蓋層。因此，例如，空腔可通過將諸如 聚烯烴薄片或可熱成形的硅樹脂尿素共聚物之類的柔性薄膜膠合到基底上 來形成，而不是使用吹塑模制的半剛性或剛性氣泡來形成，氣泡可用熱成 形薄膜、真空成形或鑄造硅樹脂等工藝形成。
還將會認識到，可使用不同技術(shù)的組合，例如，某些空腔可使用柔性 薄膜形成，但諸如指示劑腔或廢物腔的其它空腔由半剛性和/或剛性氣泡形 成，使用諸如注射模制那樣的替代工藝來形成這些氣泡。
流體通道和空腔的另一替代方案是由定位在基底上的相應部分形成。 因此，盡管上述實例集中在對覆蓋層的使用，但這不是必需的，相反，根 據(jù)需要，可將分開的元件定位和互連在基底上。在此實例中，在用所需的
32物質(zhì)填充和密封之前，可因此將分開的管子和空腔布置在基底上，由此， 形成類似于所述結(jié)構(gòu)布置的結(jié)構(gòu)布置。
如上所述，可使用一操作裝置以預定和要求的順序自動地使空腔變形。
現(xiàn)將參照圖7A和7B來描述操作裝置的第一實例。
在此實例中，操作裝置由第一和第二輥子701、 702形成，各個輥子包 括如圖所示的突出部分703。任一個輥子可安裝到諸如電動機705那樣的一 驅(qū)動機構(gòu)上，在本實例中，電動機通過皮帶706連接到輥子702，以使輥子 以預定速度轉(zhuǎn)動。
在使用中，圖7C中進一步示出的試樣處理裝置100插入到由輥子701、 702形成的輥隙中，并啟動電動機705。突出部分703與設置在導向器740 內(nèi)的凹陷741合作，以確保試驗裝置IOO準確對齊，于是，試驗裝置以預 定速度移動通過輥隙，這又致使空腔作有選擇的變形。
在此實例中，將會認識到，如果圖1A的試驗裝置沿箭頭150的方向移 動通過輥隙，則這將致使空腔按如下順序變形117、 111、 113、 112、 114、 118、 115、 116、 119。因此，將會認識到，根據(jù)空腔和路徑在基底101上 的相對布置，這可致使實施預定的指示劑試驗或系列試驗。
因此，在此實例中，第二輥子702用作一支承裝置IOO的支承物，而 第一輥子701進行操作，按照需要有選擇地變形空腔。由此將會認識到， 可以有多個變體。
現(xiàn)將參照圖8A和8B描述操作裝置的一個替代實例。
在此實例中，操作裝置800包括一支承諸如圖1A的試樣處理裝置300 的試樣處理裝置的支承表面801，如圖8B中所示。該操作裝置800包括一 設置在支承表面801上的導向器802。支承構(gòu)件803可移動地安裝在導向器 上，以允許沿箭頭820所示的平行于試樣處理裝置300的方向移動支承構(gòu) 件803。支承構(gòu)件803包括一從其中向外延伸出來的軸804，該軸沿平行于 支承表面801的平面并垂直于試樣處理裝置300的方向延伸，由此，允許 輥子805被支承在其上。
操作裝置800還具有一對臂810、 811，它們從支承表面801向上延伸并定位在導向器802的各端。諸臂具有安裝在其上的輥子812、 813，以及 諸如纜索或鋼絲那樣的環(huán)狀構(gòu)件814，其圍繞著輥子812、 813。諸如步進 電動機815那樣的驅(qū)動機構(gòu)用來轉(zhuǎn)動諸輥子，由此，致使環(huán)狀構(gòu)件運動。 該環(huán)狀構(gòu)件814連接到支承構(gòu)件803，以使支承構(gòu)件可在步進電動機815 作用下沿導向器802移動。
這使得輥子805沿箭頭820方向沿支承表面801移動，由此，使輥子 805沿試樣處理裝置100的長度移動，這又可使設置在其上的空腔變形。
將會認識到，通過使輥子805沿試樣處理裝置100的長度移動，可使 輥子進行擠壓，因此，又啟動各個空腔。為了確?？涨蛔冃危佔油ǔ２?置成施加預定的向下力，這可使用任何合適的機構(gòu)來實現(xiàn)，例如，使用彈 簧等來推動軸804。
本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會認識到，在此實例中，不是由形成一輥 隙的合作的輥子來形成該裝置，而是該操作裝置可由相對于支承表面801 移動的單個輥子805來形成。在此實例中，試樣處理裝置100保持靜止， 輥子805運動而操作來依次有選擇地變形空腔，以允許進行試樣處理程序。
參照圖8C，在該實例中，如果結(jié)合例如圖3B所述的壓力反饋流體通 道來使用操作裝置，則輥子805可定位成其不阻礙反饋流體通道340、 341， 同時，空腔發(fā)生變形，由此，確保流體可從空腔318流到空腔315，由此允 許壓力達到平衡和/或?qū)嵤┲泻汀?br> 在所示的實例中，輥子的運動表示為僅沿箭頭820的方向。然而，這 不是必需的，將會認識到，如果需要的話，輥子可沿相反方向移動。此外， 輥子還可進行其它的操縱，例如，滾動輥子805而不使輥沿表面801移動。 這是確?？涨灰宰罴训拇涡蜃冃嗡蟮??；蛘撸@可出于其它原因而進 行，諸如從操作裝置800中彈出試樣處理裝置300。
從以上將會認識到，可設置任何合適的驅(qū)動機構(gòu)，只要其允許空腔有 選擇地按正確順序并在合適的時候變形就可。因此，盡管可使用諸如步進 電動機那樣的可控制的電動機，但作為一種替代方式，也可使用時鐘機構(gòu) 的驅(qū)動系統(tǒng)。這一點特別有利，因為這允許控制輥子的轉(zhuǎn)速，同時還允許
34操作裝置僅在手工提供的動力下起作用，當在遠程環(huán)境中使用操作裝置時， 這是十分有用的。
另一選項是用諸如機械臂那樣的可操縱臂來代替環(huán)狀構(gòu)件814和輥子 812、 813。在此實例中，可以操縱臂來相對于支承表面801移動輥子，因 此致使有選擇地變形空腔。此外，臂可布置成使輥子在其上轉(zhuǎn)動，由此， 進一步控制該過程。
如果使用諸如步進電動機那樣的電動機，則驅(qū)動系統(tǒng)可連接到諸如控 制器825那樣的合適控制系統(tǒng)，以允許控制輥子812、 813的轉(zhuǎn)速。這可呈 定制控制器的形式，例如，由FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)或諸如計算機系 統(tǒng)那樣的一般處理系統(tǒng)形成。
另一替代的方案是，使用設置在支承表面801上的阻塞構(gòu)件。在此實 例中，輥子805可相對于支承表面801移動，有選擇地變形空腔，直到達 到一阻塞構(gòu)件為止。此時，在阻塞構(gòu)件移走之前不發(fā)生進一步的運動，在 阻塞構(gòu)件移走時輥子805恢復運動，允許其它的空腔變形。將會認識到， 在此實例中，可通過有選擇地移走阻塞構(gòu)件來控制時間。
現(xiàn)將參照圖8D和8E描述多個其它的操作特征。
在此實例中，操作裝置適于使用多個試樣處理裝置。在一實例中，這 可通過使試樣處理裝置300能從一疊裝置分配到支承表面801上來實現(xiàn)。
為了實現(xiàn)這一點，設置一第二支承表面828來支承一疊試樣處理裝置 300，如標號830總的處所示，并由兩個支承物831固定在位。 一疊致動器 832聯(lián)接到總的標示為833的推臂上，推臂鄰近于裝置疊830定位， 一旦操 作疊致動器832，如虛線所示，允許單個試樣處理裝置300從裝置疊830 中彈出。疊致動器832的操作通常使用控制器825來實現(xiàn)。
該結(jié)構(gòu)布置允許多個已經(jīng)含有試樣的試樣處理裝置300設置在裝置疊 830內(nèi)。每個試樣處理裝置300然后可依次從裝置疊830中彈出，允許使對 應的空腔按照要求變形以進行試樣處理。
然而，作為該結(jié)構(gòu)布置的一種替代方案，試樣供應裝置840包括一試 樣出口 841，該試樣供應裝置840可鄰近于支承表面801安裝或就安裝在支
35承表面801上，如圖所示。試樣出口 841在第一支承表面801上方某一固 定距離處，從試樣供應裝置840向外突出。這允許試樣出口 841與試樣處 理裝置300的入口對齊并與其聯(lián)接，以允許試樣被提供到試樣空腔。
控制器825也可聯(lián)接到(或包括) 一聯(lián)接到一連接器870上的感測裝 置170，允許連接到諸如圖1D的傳感器131那樣的設置在試樣處理裝置300 內(nèi)的任何傳感器。這允許通過控制器825來確定指示劑試驗的結(jié)果，這又 允許將其指示提供給操作者等。
控制器825也可連接到傳感器845以識別試樣處理裝置300。在一實 例中，這可通過將諸如條形碼之類的標識器設置在試樣處理裝置300上來 實現(xiàn)。該標識器可指示由對應試樣處理裝置300進行的試樣處理的類型， 因此，指示出所要求的空腔變形順序。這允許控制器825確定與操作相關(guān) 的參數(shù)，諸如成功地變形空腔和進行試樣處理所需的要求輥子805運動。
控制器的另一選項是連接到一個或多個狀態(tài)傳感器855，它們能夠探 測涉及與試驗有關(guān)的狀態(tài)的信息。這可包括諸如時間、數(shù)據(jù)和試樣處理進 行的地點等的信息。此外，這可包括環(huán)境信息，例如，有關(guān)溫度、濕度、 氣壓等的信息。將會認識到，狀態(tài)傳感器855的形式因此可根據(jù)所要收集 的信息來變化。
最后，控制器825可選地聯(lián)接到設置在支承表面801上的一個或多個 加熱和/或冷卻元件860。該加熱/冷卻元件860可定位成與設置在試樣處理 裝置上的孵化空腔對齊，由此，允許加熱/冷卻所要達到的物質(zhì)。
控制系統(tǒng)825可以是任何形式的控制系統(tǒng)，其可以編程或其它方式配 置成執(zhí)行預定的控制操作序列?？刂破饕部蛇x地配置成接受和解釋來自對 應傳感器131、 845、 855的信號，并可將對應的指示儲存在諸如內(nèi)部存儲 器之類的儲存裝置內(nèi)。
現(xiàn)將參照圖8F和8G來描述包含一壁的修改的試樣處理裝置的實例。
在此實例中，試樣處理裝置880 —基底801，該基底具有設置在其上 的多個空腔882和流體通道883。如以上的實例那樣，空腔和流體通道的結(jié) 構(gòu)布置僅是為了說明之目的。在此實例中，試樣處理裝置880包括一從基底801表面向上延伸的壁884。該壁884設計成在空腔881的高度上方延伸，以使該壁884有助于減小空腔882意外變形的幾率。例如，當試樣處理裝置880設置成疊時，如圖8G所示，這允許裝置疊中上面的試樣處理裝置880A擱置在下面的試樣處理裝置880B的壁884上，而不擱置在空腔882上。將會認識到，當使用試樣處理裝置880時，這是也是有用的。
在所示的實例中，壁圍繞基底881的周界延伸。這允許合適寬度的輥子805定位在該壁內(nèi)，于是，空腔882的變形仍可通過輥子805的合適定位來進行。該壁的另一使用是，通過為致動器提供在操縱過程中進行配合的一個構(gòu)件，該壁可幫助諸如輥子805那樣的致動器來操縱支承表面801上的試樣處理裝置880的位置。
將會認識到，可使用各種不同構(gòu)造來實現(xiàn)類似的功能。因此，例如，壁884可僅圍繞基底881周界的一部分延伸，或可定位在基底周界之內(nèi)。該壁的另一選項是，用從基底向上延伸的一個或多個支承構(gòu)件來代替壁。
現(xiàn)將參照圖9更詳細地描述該操作裝置的操作，尤其是由控制器825進行的控制操作的序列。
出于該實例的目的，可假定試樣處理裝置構(gòu)造成如圖8D所示，使多個試樣處理裝置300設置在裝置疊810內(nèi)。
在步驟900，控制器825產(chǎn)生控制信號，致使致動器832從裝置疊830中彈出試樣處理裝置300，并將其彈出到第一支承表面801上。在步驟910，控制器825可從傳感器845中接受信號，這些信號指示設置在試樣處理裝置300上的任何標識器。標識器可用來確定試樣處理程序，例如，該程序可儲存在控制器825內(nèi)的內(nèi)部存儲器內(nèi)。此外，該標識器可用來唯一地標識試樣處理裝置300，由此，允許諸如指示劑試驗的結(jié)果那樣的信息可被儲存或其它方式記錄起來，以備后來査考。
在步驟920，控制器825可選地收集和儲存來自至少一個狀態(tài)傳感器855的狀態(tài)信息。該狀態(tài)信息可包括任何的信息，該信息在解釋使用收集的試樣所進行的任何試驗的結(jié)果時是有用的，包括有關(guān)試樣處理過程的細節(jié)，諸如關(guān)于環(huán)境條件、溫度、濕度、氣壓、時間、日期等的信息。
狀態(tài)信息通常連同標識器一起儲存，以備其后檢索。然而，附加地或 替代地，該信息可傳遞到遠程地點以備以后作分析。例如，這可通過讓控 制器825與一遠程的服務器或類似物經(jīng)由有線或無限連接通信來實現(xiàn)，以 允許使用遠程的服務器，或用其他方法提供試樣分析過程中使用的信息。
盡管狀態(tài)信息一般地在試樣采集時進行收集，但狀態(tài)信息也可在任何合適 的時候收集，例如，在試樣分析過程中，這可能取決于各種因素，諸如收集信 息的特性、進行的試樣分析的特征等。
在步驟930， 一旦試樣處理裝置100已定位在第一支承表面801上，如圖 8E所示，驅(qū)動機構(gòu)被啟動而允許進行試樣處理。
這通常包括沿箭頭820方向沿著試樣處理裝置300移動輥子805，由此， 允許順序地變形空腔。在此過程中，控制器825通常將控制輥子824的運 動速度，并可按已定義的試樣處理程序的要求停止輥子805，由此，確保按 照需要使空腔變形以執(zhí)行試樣處理。
在一實例中，該過程也可包括轉(zhuǎn)動輥子805，以使試樣處理裝置300的 入口與試樣供應裝置840的出口 841接合，由此，允許將試樣提供到試樣 處理裝置300。
如果該過程用來進行指示劑試驗，則可在步驟940處使用感測裝置170 來探測試驗結(jié)果。這允許控制器825確定進行指示劑試驗過程中或之后的 測量值，和/或指示劑試驗結(jié)果并可選地儲存或以其它方式輸出測量值或結(jié) 果。因此，例如，控制器825可產(chǎn)生一指示試驗結(jié)果的報告，并通過合適 的輸出裝置(例如，顯示器、打印機等)向使用者提供該結(jié)果的指示。
在步驟950，可使用輥子805的轉(zhuǎn)動來彈出試樣處理裝置300，例如， 通過沿與箭頭820方向相反的方向推動該裝置來進行。
將會認識到，上述過程允許采集試樣并自動地對其進行分析，無需使用 者干預。此外，通過在控制器825內(nèi)包含合適的通訊裝置，這允許將結(jié)果 傳輸?shù)讲煌牡攸c供審查或進一步分析。
或者， 一旦試樣被捕捉到試樣處理裝置100內(nèi)，這可用來處理試樣，以使其可實體地運輸?shù)搅硪坏攸c以供分析。
將會認識到，上述試樣處理系統(tǒng)可用于采集和處理各種各樣的試樣。此 外，由于試樣可被保持在處理過和/或穩(wěn)定的狀態(tài)中，這使采集的試樣能在 試樣處理系統(tǒng)內(nèi)保持一段時間，例如， 一周等。這又意味著系統(tǒng)可繼續(xù)處
理試樣，直到試樣處理裝置300的裝置疊830用盡，然后，移去采集的試 樣以供分析并提供新的裝置疊。
可用于操作裝置的另一變體是使用異形的輥子，現(xiàn)將參照圖IOA至10C 來描述該輥子的實例。
在此實例中，操作裝置包括一輥子1005，其外形帶有一個或多個凹陷 1001。其結(jié)果，當具有空腔1031、 1032、 1033的試樣處理裝置1030放置 在基底1020上時，凹陷1001可布置成與選定的諸如空腔1032的空腔對準。 其結(jié)果，當輥子1005和試樣裝置1000相對于彼此移動時，空腔1032被包 括在凹陷1001內(nèi)。因此，如圖10C所示，在該實例中，空腔1032不會被 擠壓或變形，因此，從反應過程中排除。
因此，通過利用外形具有合適定位的凹陷1001的輥子，這允許輥子1005 有效地有選擇地啟動空腔，這又允許利用一共同的試樣處理裝置，利用不 同的輥子設計來進行不同的指示劑試驗，或不同的試樣處理協(xié)議或外形。 將會認識到，該形式的異形輥子可用于任何上述的操作裝置。
盡管上述操作裝置集中在輥子的使用，但將會認識到，也可使用令空腔 變形的任何機構(gòu)。因此，如上所述，空腔可用手來手動地進行變形，例如， 讓使用者將手指或拇指壓抵在空腔上來使空腔變形。同樣地，在操作裝置 內(nèi)可使用對空腔施加力的任何合適的機構(gòu)。一實例顯示在圖IIA和11B中。
在此實例中，操作裝置包括基底1101，用來支承其上具有多個空腔1121 的試樣處理裝置1120。在此實例中，一致動器支承物1110支承多個致動器， 這些致動器由一被臂1111支承的墊1112形成。在使用中，臂1111可從支 承物1110朝向支承物1101延伸，由此，推動墊1112抵靠對應的空腔1110 之一，由此，致使空腔變形。使用任何合適的機構(gòu)可實現(xiàn)臂1111的運動， 例如，使用活塞結(jié)構(gòu)等來實現(xiàn)。
39在一實例中，致動器設置成一對應于空腔布局的結(jié)構(gòu)布置，以使一對應的 活塞可用來變形對應的空腔。然而，替代地，這些致動器可設置成更一般的陣 列，如圖11B所示，由此，允許該結(jié)構(gòu)用于各種空腔的布局。
如上略述的，可提供諸如過濾器或閥的多個不同的控制元件，以使流體在
待控制的空腔之間流動?，F(xiàn)將參照圖12A和12B來描述一控制閥的具體示例。 在此實例中，兩個空腔1201、 1202設置在基底101上，各個空腔與相應的
流體通道1203、 1204相關(guān)連。流體通道1204包括一含有諸如橡膠球那樣的密
封構(gòu)件1206的凹陷1205。
在使用中，當空腔1201最初變形時，諸如沿著流體通道1203沿箭頭1207
的方向推動試樣或其它物質(zhì)的流體。然而，在此實例中，當空腔1202變形時，
這致使流體沿箭頭1208方向沿著流體通道1204移動。這將密封構(gòu)件1206推
出凹陷1205外并進入流體通道1203內(nèi)，由此，如1209處所示地阻塞流體通道。
設置在空腔1204內(nèi)的流體可以是任何形式的流體，但一般是諸如液體那樣 的不可壓縮的流體，由此，確保閥的準確操作，尤其是確保密封構(gòu)件1206可 被推出凹陷1205之外。
將會認識到，這因此可用作為一可控制的閥，以允許諸如流體通道1203的 流體通道有選擇地被阻塞。這可用來轉(zhuǎn)向流體的流動，以及沿著不同的通道控 制流體流動的運動。
還將認識到，上述實例僅是用于說明之目的，實際上，可采用多種不同的 結(jié)構(gòu)來控制流體流動。 一替代的實例顯示在圖13A和13B中。
在此實例中，試樣處理裝置1300包括一通過流體通道1302聯(lián)接到空腔1303 的空腔1301。流體通道1302也通過流體通道1304連接到空腔1305，且在流 體通道1304、 1302之間設置可破裂的薄膜1306。
當使用諸如圖8A所述啟動裝置的啟動裝置時，輥子805相對于試樣處理裝 置1300沿箭頭1313方向移動。因此，輥子805首先將致使空腔1301變形， 由此致使流體從空腔1301被逐出，并沿流體通道1302沿著箭頭1307的方向 被推入空腔1303內(nèi)。這將繼續(xù)下去，直到輥子805到達如圖13B所示的位置
40為止，在此位置，流體通道1302被輥子805有效地密封。當空腔1301仍在變形且流體從其中被逐出時，這將導致流體通道1302內(nèi)壓力增高。該壓力增高導致可破裂的薄膜1306破碎，由此，允許流體沿流體通道1304沿著箭頭1308方向流入空腔1305。
因此，在此實例中，使用一成形的或回旋的流體通道1302，允許使用輥子805有選擇地密封流體通道1302，并因此控制流體流入空腔1303、 1305內(nèi)的流動。
現(xiàn)將參照圖14更詳細地描述采集DNA試樣過程中使用控制閥的實例。
在此實例中，基底101包括多個不同的空腔1401、 1402、 1403、 1404、 1405，以及用作指示劑腔的第一空腔1419和用作廢物腔的第二空腔1420。每個空腔1401、 1402、 1403、 1404、 1405聯(lián)接到對應的流體通道1421、 1422、 1423、1424、 1425，這些流體通道又連接到第一腔1419或互連第一腔1419和第二腔1420的流體通道1429。
在此實例中，流體通道包括一聯(lián)接到流體通道1424的控制閥1431，以便以類似于參照圖7A和7B所述的方式通過空腔1404的變形有選擇地啟動控制閥。因此，將會認識到，閥1413可以是一由流體靜力控制的閥或類似閥，通過合適地致動空腔1404可有選擇地打開或關(guān)閉該閥。 一結(jié)合薄膜1430設置在第一空腔1419和控制閥1431之間的流體通道1429內(nèi)。
在使用中，該形式的系統(tǒng)可用來進行DNA的提取。在此實例中，細胞可放置在腔1419內(nèi)，允許細胞被試樣內(nèi)所含的.噬菌體、病毒等感染?？涨?401變形致使試樣推入到第一空腔1419內(nèi)。
與此同時，腔1402可變形而致使溶劑通過流體通道1422供應到空腔1403，由此，允許形成諸如去垢劑那樣的消散反應劑。
空腔1403其后可在一段時間之后被變形，將去垢劑供應到第一空腔1419，由此，致使細胞消散。第一空腔1419其后的變形將推動去垢劑和溶解產(chǎn)物通過結(jié)合薄膜，薄膜又結(jié)合所需的DNA。此后，例如，可用一分離的空腔結(jié)構(gòu)(為清晰起見未示出)推動清洗溶液通過薄膜來清洗薄膜。將會認識到，在此過程中，諸如去垢劑溶液的任何廢物可被沖洗到用作廢物空腔的第二空腔1420內(nèi)。
空腔1403變形之后，空腔1404變形，致使流體通過流體通道1424被供應，流體通道1424又啟動控制閥1431，由此，在流體通道1425連接流體通道1429之處下游密封流體通道1429。這有效地密封廢物空腔1420，其結(jié)果，當空腔1405變形時，流體將沿流體通道1425推進，通過過濾器1430返回到第一空腔1419內(nèi)。該回洗程序可用來允許從試樣中提取DNA，以便從薄膜中洗提并供應到第一空腔1419，用于其后的指示劑試驗。柳
將會認識到的是，上述裝置和操作方式允許進行各種各樣的指示劑試驗，包括但不局限于
*游泳池氯化物或鹽濃度的測試
*制造商或批發(fā)商處食物攜帶的病原體的測試
*遠程水質(zhì)測試
*環(huán)境中水致病原體的測試
*(環(huán)境中、食物處理中或人群中的)危險化學品、毒品或天然毒素的測試
*泥土或空調(diào)水中軍團桿菌屬(Legionella)的測試
*某些實驗室化驗物的測試—研究或臨床用
*禽流感或其它動物攜帶疾病的測試
*海關(guān)或警察對機場內(nèi)毒品或其它麻醉品的測試
*空氣傳播的病原體或毒素的測試
*動物或昆蟲攜帶的病原體的測試
*人類病毒、微生物和疾病的測試
*植物病原體或疾病的測試
*基因改變的生物體(植物或動物)的測試
*用作為現(xiàn)場試樣處理和保存裝置
*檢測動物和人類血清中抗體和化學品的測試(例如，特殊抗體、化學毒物、生化酶、特殊蛋白質(zhì)或毒品)將會認識到，當上述裝置允許試驗采集的試樣而其后不會暴露于環(huán)境時，
這使得裝置適用于進行否則可能需要在PC2或甚至PC3等級的設備內(nèi)進行的試驗。這在如此設備不可得的遠程環(huán)境中對于跟蹤疾病或其它的傳染病是特別有用的。
術(shù)語"指示劑試驗"意在涵蓋提供輸出指示的任何形式的反應或過程。術(shù)語"物質(zhì)"意在包括任何反應物、反應試劑、化學品、復合物、生物材
料、溶劑、溶液或諸如此類的物質(zhì)，不管其是活性的還是無活性的，其在某些
方式中用來進行指示劑試驗。
術(shù)語"空腔"意在指任何形式的腔室或包圍的容積，其能夠含有或接納流
體，或保持脫水的物質(zhì)，并可包括但不局限于空腔、腔、氣泡等。
術(shù)語"處理"包括至少試樣的采集、部分或全部的試樣處理、試樣準備、
試樣儲存和/或試樣分析，例如，通過進行合適的指示劑試驗。
術(shù)語"覆蓋層"僅指定位在部分或全部的基底表面上的任何材料層。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會認識到，顯然可有許多種變體和改型。本技
術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員明白的所有如此的變體和改型應被認為落入本發(fā)明描述
之前就廣泛地顯現(xiàn)出來的精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于處理試樣的裝置，所述裝置包括a)基底；b)多個設置在所述基底的表面上的可變形的空腔，至少一個所述空腔是用于接納試樣的試樣空腔；以及c)多個流體通道，所述流體通道連接所述空腔，從而在使用中所述空腔有選擇的變形致使所述試樣有選擇地與一個或多個物質(zhì)組合。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述試樣空腔具有預定的容積。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述試樣空腔聯(lián)接到入口。
4. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述入口包括吸芯，以允許所 述試樣被吸入所述試樣空腔內(nèi)。
5. 如權(quán)利要求1至4中任何一項所述的裝置，其特征在于，所述基底和所 述試樣有選擇地供應到至少一個第一空腔，由此，進行以下至少一個a) 處理所述試樣；b) 為用于指示劑試驗準備所述試樣；以及c) 進行指示劑試驗。
6. 如權(quán)利要求1至5中任何一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括 至少一個第一空腔，所述至少一個第一空腔用作以下至少一個a) 試樣處理空腔；b) 試樣儲存空腔；以及 C)指示劑空腔。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述流體通道互連所述空 腔，以便形成至少兩個路徑，各個路徑連接到所述第一空腔，從而在使用中， 所述空腔有選擇地變形致使物質(zhì)以預定順序供應到所述第一空腔。
8. 如權(quán)利要求5至7中任何一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括 至少一個第二空腔，所述至少一個第二空腔通過流體通道聯(lián)接到所述至少一個 第一空腔，以允許物質(zhì)被供應到所述第二空腔。
9. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述第二空腔包含以下至少一個.a) 固定劑；b) 中和劑；C)促溶劑；以及 d)防腐劑。
10. 如權(quán)利要求6至9中任何一項所述的裝置，其特征在于，傳感器用來允 許確定指示劑試驗的結(jié)果的指示。
11. 如權(quán)利要求IO所述的裝置，其特征在于，所述傳感器設置在第一空腔內(nèi)。
12. 如權(quán)利要求ll所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括將所述傳感器 聯(lián)接到感測裝置的連接器，所述感測裝置用于感測以下至少一個a) 所述指示劑試驗進行過程中或之后的測量值；b) 所述指示劑試驗的所述結(jié)果；以及c) 從其它傳感器中確定的狀態(tài)。
13. 如權(quán)利要求ll所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括聯(lián)接到所述傳 感器的存儲器，用來儲存指示以下至少一個的數(shù)據(jù)a) 所述指示劑試驗進行過程中或之后的測量值；b) 所述指示劑試驗的所述結(jié)果；以及 C)從其它傳感器中確定的狀態(tài)。
14. 如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括將數(shù)據(jù)儲存在 所述存儲器內(nèi)的處理器。
15. 如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述傳感器包括指示劑物質(zhì)， 所述指示劑物質(zhì)響應于所述反應而提供指示。
16. 如權(quán)利要求1至15中任何一項所述的裝置，其特征在于，所述流體通 道互連所述空腔以形成至少兩個路徑。
17. 如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括至少三個路徑。
18. 如權(quán)利要求16或17所述的裝置，其特征在于，所述路徑布置成以下至少一個a) 平行；b) 串聯(lián)；C)分支結(jié)構(gòu)；以及 d)樹形結(jié)構(gòu)。
19. 如權(quán)利要求1至18中任何一項所述的裝置，其特征在于，所述空腔和所述流體通道中的至少一個由設置在所述基底上的覆蓋層形成。
20. 如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述覆蓋層由硅樹脂形成。
21. 如權(quán)利要求19或20所述的裝置，其特征在于，所述覆蓋層至少部分地 通過真空成形或注射模制法形成。
22. 如權(quán)利要求1至21中任何一項所述的裝置，其特征在于，所述基底由 編織玻璃和環(huán)氧樹脂基底形成。
23. 如權(quán)利要求1至22中任何一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置包 括至少一個指示劑，用來指示空腔應被變形的次序。
24. 如權(quán)利要求1至23中任何一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置包 括至少一個空腔，用來對基底和所述試樣中的至少一個進行加熱和冷卻中的至 少一種。
25. 如權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括以下至少一個a) 用來加熱所述空腔的加熱機構(gòu)；以及b) 用來冷卻所述空腔的冷卻機構(gòu)。
26. 如權(quán)利要求1至25中任何一項所述的裝置，其特征在于，至少一個所 述流體通道包括以下至少一個a) 流動控制器；b) 過濾器； C)閥；d) 紊流器；e) 霧化器噴嘴；以及f) 收縮器。
27. 如權(quán)利要求1至26中任何一項所述的裝置，其特征在于，至少一個所 述可變形的空腔包括分離空腔與流體路徑的薄膜，所述薄膜適于在所述空腔變 形后就破裂。
28. 如權(quán)利要求1至27中任何一項所述的裝置，其特征在于，至少一個所 述空腔包含以下至少一個a) 清洗第一空腔的清洗溶液；b) 用于傳感器標定的正控制溶液；以及c) 用于傳感器標定的負控制溶液。
29. 如權(quán)利要求1至28中任何一項所述的裝置，其特征在于，所述物質(zhì)包 括以下至少一個a) 酶；b) 緩沖鹽；以及 C)溶劑。
30. 如權(quán)利要求1至29中任何一項所述的裝置，其特征在于，至少一個所 述物質(zhì)通過混合其它物質(zhì)而形成。
31. 如權(quán)利要求1至30中任何一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置包 括與操作裝置合作的導向器，允許由所述操作裝置以預定順序使所述可變形空 腔變形。
32. 如權(quán)利要求1至31中任何一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置包 括氣體釋放閥，所述閥聯(lián)接到空腔或流體通道中的至少一個。
33. 如權(quán)利要求1至32中任何一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置包 括至少一個壓力管理通道。
34. 如權(quán)利要求1至33中任何一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置包 括至少一個壓力管理通道，所述至少一個壓力管理通道從下游空腔延伸到上游空腔，以將流體或空氣從正被變形的空腔下游的空腔傳輸?shù)剿稣蛔冃蔚目?腔上游的空腔。
35. 如權(quán)利要求32至24中任何一項所述的裝置，其特征在于，所述至少一 個壓力管理通道從廢物空腔延伸到試樣空腔。
36. —種操作裝置，所述操作裝置用于操作用于使用試樣處理裝置來處理試 樣的裝置，所述試樣處理裝置包括多個設置在基底上的可變形的空腔，從而在 使用中所述空腔的有選擇的變形致使物質(zhì)和試樣有選擇地組合，所述操作裝置包括a) 支承所述裝置的支承物；b) 至少一個致動器；以及C)有選擇地啟動所述致動器而由此以預定順序變形空腔的驅(qū)動器。
37. 如權(quán)利要求36所述的操作裝置，其特征在于，所述操作裝置包括控制 器，所述控制器用來控制所述至少一個致動器，由此，有選擇地變形所述空腔。
38. 如權(quán)利要求37所述的操作裝置，其特征在于，所述操作裝置包括聯(lián)接 到所述控制器的傳感器，所述傳感器用來感測設置在所述試樣處理裝置上的識 別器。
39. 如權(quán)利要求37或38所述的操作裝置，其特征在于，操作裝置包括用來 聯(lián)接到傳感器的感測裝置，以便感測以下至少一個a) 所述指示劑試驗進行過程中或之后的測量值；以及b) 所述指示劑試驗的結(jié)果。
40. 如權(quán)利要求39所述的操作裝置，其特征在于，所述操作裝置包括至少 一個連接器，所述至少一個連接器用來將所述感測裝置連接到設置在所述試樣 處理裝置上的傳感器。
41. 如權(quán)利要求39或40所述的操作裝置，其特征在于，所述感測裝置形成 所述控制器的一部分。
42. 如權(quán)利要求36至41中任何一項所述的操作裝置，其特征在于，所述致 動器包括輥子，所述驅(qū)動器沿所述裝置移動所述輥子以由此變形所述空腔。
43. 如權(quán)利要求42所述的操作裝置，其特征在于，所述輥子成型為有選擇 地變形所述空腔。
44. 如權(quán)利要求36至43中任何一項所述的操作裝置，其特征在于，所述支 承物由第二輥子形成，所述第一和第二輥子形成輥隙以便接納所述裝置。
45. 如權(quán)利要求36至43中任何一項所述的操作裝置，其特征在于，所述支承物由支承表面形成，所述支承表面包括至少一個導向器，以用于以下至少一 個'a) 對準所述裝置；以及b) 支承所述致動器。
46. 如權(quán)利要求45所述的操作裝置，其特征在于，所述致動器包括可轉(zhuǎn)動 地安裝在軸上的輥子，所述軸支承在沿所述支承表面延伸的導向器上，由此， 允許所述軸沿平行于所述導向器的方向運動。
47. 如權(quán)利要求46所述的操作裝置，其特征在于，所述驅(qū)動器包括步進電 動機，所述電動機可操作地聯(lián)接到所述軸上，由此，致使所述軸運動。
48. 如權(quán)利要求47所述的操作裝置，其特征在于，所述步進電動機用來驅(qū) 動環(huán)狀構(gòu)件，所述環(huán)狀構(gòu)件圍繞兩個由安裝到所述支承表面的臂支承的輥子而 被輸 送。
49. 如權(quán)利要求45至48中任何一項所述的操作裝置，其特征在于，所述操 作裝置包括a) 用來支承多個試樣處理裝置的第二支承表面；以及b) 有選擇地將所述試樣處理裝置中的一個送到所述支承表面的疊致動器。
50. 如權(quán)利要求49所述的操作裝置，其特征在于，所述操作裝置包括用來 成疊地支承所述多個試樣處理裝置的支承物。
51. 如權(quán)利要求36至50中任何一項所述的操作裝置，其特征在于，所述操 作裝置包括試樣供應裝置，所述試樣供應裝置包括將試樣供應到所述試樣處理 裝置入口的出口。
52. 如權(quán)利要求51所述的操作裝置，其特征在于，所述致動器用來將所述 入口聯(lián)接到所述出口，以允許從所述試樣供應裝置接納所述試樣。
53. 如權(quán)利要求36至52中任何一項所述的操作裝置，其特征在于，所述操 作裝置能夠?qū)嵤┮韵轮辽僖粋€a) 接受指示劑試驗結(jié)果；b) 解釋指示劑試驗結(jié)果；C)確定指示劑試驗結(jié)果；以及 d)報告指示劑試驗結(jié)果。
54. 如權(quán)利要求36至53中任何一項所述的操作裝置，其特征在于，所述操 作裝置能夠保持和加工多個試樣處理裝置。
55. 如權(quán)利要求36至54中任何一項所述的操作裝置，其特征在于，所述操 作裝置用于a) 確定正在進行的指示劑試驗；以及b) 致使進行所述指示劑試驗。
56. 如權(quán)利要求36至55中任何一項所述的操作裝置，其特征在于，所述裝 置是如權(quán)利要求1至35中任何一項所述的裝置。
57. —種用于使用試樣處理裝置來處理試樣的方法，所述裝置包括多個設置 在基底表面上的可變形的空腔，至少一個所述空腔是用來接納試樣的試樣空 腔，所述裝置還包括連接所述空腔的多個流體通道，所述方法包括有選擇地變 形所述空腔，由此，致使所述試樣有選擇地與一個或多個物質(zhì)組合。
58. —種使用操作裝置和試樣處理裝置來處理試樣的方法，所述試樣處理裝 置包括多個設置在基底上的可變形的空腔，從而在使用中，所述空腔有選擇地 變形致使物質(zhì)和試樣有選擇地組合，所述操作裝置包括用來支承所述裝置和至 少一個致動器的支承物，所述方法包括有選擇地啟動所述致動器，由此，以預 定的順序變形所述空腔。
全文摘要
一種用于操作試樣的裝置，該裝置包括多個設置在一基底表面上的可變形的空腔，至少一個空腔是用于接納試樣的試樣空腔，該裝置還包括多個連接空腔的流體通道連接諸空腔，從而在使用中，空腔有選擇的變形致使試樣有選擇地與一個或多個物質(zhì)組合。
文檔編號F15C5/00GK101679018SQ200880008172
公開日2010年3月24日 申請日期2008年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月12日
發(fā)明者S·A·瑞德, W·G·F·迪特潛姆 申請人:環(huán)境生物技術(shù)Crc控股有限公司