专利名称：：带三维流体动力学集中的模制标本盒的制作方法带三维流体动力学集中的模制标本盒本发明要求获得于2005年7月1日提交的美国临时专利申请No.60/696,162的利益。2005年7月1日提交的美国临时专利申请No.60/696,162通过引用而完整地结合于本发明中。
背景技术：
：本发明涉及分析仪，具体涉及血液分析仪。更具体而言，本发明涉及分析仪的标本盒。和本发明相关的专利和申请可包括美国专利No.6,382,228，2002年5月7日公告，标题为"FluidDrivingSystemforFlowCytometry";美国专利No.6,597,438，2003年7月22日公告，标题为"PortableFlowCytometry";美国专利No.6,970,245，2005年11月29日7>告，标题为"OpticalAlignmentDetectionSystem";美国专利No.6,549,275，2003年4月15日公告，标题为"OpticalDetectionSystemforFlowCytometry";美国专利No.5,836,750，1998年11月17日公告,标题为"ElectrostaticallyActuatedMesopumpHavingaPluralityofElementaryCells";美国专利申请No.11/027,134，2004年12月30日才是交，标题为"OpticalDetectionSystemwithPolarizingBeamsplitter";美国专利申请No.10/908,543,2005年5月16日提交，标题为"CytometerAnalysisCartridgeOpticalConfiguration";以及美国专利申请No.10/908,014，2005年4月25日提交，标题为"AFlowControlSystemofaCartridge";所有以上文献通过引用结合于本发明。
发明内容本发明可涉及^f莫制可抛弃分析标本盒的微流体设计。标本盒可为注射才莫制且为三维结构。标本盒可提供三维集中(focusing)。图1是微粒计数和尺寸测量系统的结构图；图2显示了用于白细胞的说明性血液分析标本盒的一部分。图3显示了用于红细胞的说明性血液分析标本盒的一部分。图显示了用于血色素的说明性血液分析标本盒的一部分。图5显示了全血细胞计数卡的管道网。图6是微流体回路(microfluidiccircuit)的多个部件的参数表格；图7A和7B显示了注射针头和试剂容器之间的接口；图8A显示了将标本以一股流体的方式提供的注射器；图8B是标本进入主通道，在交叉点具有试剂，且接下来采用流体喷嘴进行集中的图示；图9A和9B显示了将标本以流体流方式提供的注射器的又一个版本；图IO显示了注射模制的测量通道；图IIA和IIB显示了分析仪卡各个部件的布局图；图12和13显示了组成分析仪卡的注射模制零件的视图；图14是某个中心面上相对时间的溶解浓度的坐标图；图15显示了用于血色素测量的试管的三维视图；图16显示了构成血色素参数测量卡各层的视图；图17显示了血色素参数测量卡的平面视图；图18显示了血色素参数测量卡各层材料和尺寸的清单的表格；以及图19-23显示了分析仪的流通道内标本芯尺寸及位置调整控制的各种不同结构。具体实施方式本发明通常涉及标本分析4义，且更具体地涉及具有可拆卸及/或可抛弃标本盒的标本分析仪，其用于患者护理场合，例如医生办公室，家中，或在野外的其它地点。通过提供带有全部所需试剂及/或流体的可拆卸及/或可抛弃标本盒，标本分析仪可以可靠地在实验室环境之外使用，只需要很少的培训或无需专门培训。这可以，例如，帮助简化标本分析过程，降低成本以及医疗人员或其它人员的负担，并增强为许多患者进行标本分析的便利性，包括那些需要相对频繁地血液监测/分析的患者。允许在微粒悬浮的标本中进行快速而有效的微粒识别的一种方法是流式细胞分析术。在这种方法中，微粒(典型地是血液标本中的细胞)悬浮液被通过流通道传输，在通道内标本中的单个微粒被一条或多条聚焦的光束照亮。光束和流经流通道的单个微粒的相互作用由一个或多个光探测器探知。一般地，探测器被设计用来测量对于特定光束或发射波长的光的吸收或荧光发射，及/或在特定散射角的光的散射。由此，穿过流通道的每个微粒都可以由与其吸收性，荧光性，光散射或其它光学或电子特性相关联的一个或多个特征来表征。由探测器测得的特性可允许每个微粒都被映射进一个特征空间，其轴线是光强度或由探测器测量的其它特性。在理想情况下，标本中不同的微粒映射进该特征空间的不同且不重叠区域，使得每个微粒都基于其在特征空间中的映射而进行分析。这种分析可包括微粒的计数，识别，量化(关于一个或多个物理特性)及/或分类。在一个说明性实例中，可有标本分析仪，其被提供为带有可拆卸的标本盒，此标本盒接收采集的标本，例如采集的全血标本，且一旦安装上可拆卸的标本盒并启动分析仪，分析仪和标本盒即自动处理标本，且分析仪给用户提供足够的信息来做出临床判断。在一些实例中，分析仪显示或打印出定量的结果(例如，处于某预定范围之内及/或之外)，使得用户不需要再做进一步的计算或解释。标本分析仪可用来，例如，确定血液标本中白细胞的数量及/或类型。在一个说明性实例中，分析仪包括外壳和可拆卸的流体标本盒，其中，外壳被适应来容纳可拆卸流体标本盒。在一些情况下，可拆卸的流体标本盒是可抛弃的标本盒。在一个说明性实例中，可拆卸标本盒可包括一种或多种试剂(例如，球化剂(spheringagent)，溶解试剂，污染剂，及/或稀释剂)，一个或多个分析通道，一个或多个流传感器，一个或多个阀门，及/或流体回路，其被适应来处理(例如，球化，溶解，污染，或其它)标本并向标本盒上合适的分析通道输送处理后的标本。为了支持此卡，外壳可包括，例如，压力源，一个或多个光源，一个或多个光探测器，处理器及电源。压力源可给可拆卸流体标本盒端口提供适当的压力来按照要求推进流体穿过流体回路。分道中对制备好的标本进行查看(interrogate),且分析仪的一个或多个光探测器可探测穿透的光被标本吸收及/或散射的状况。处理器可连接到至少一些光源和探测器上，并且可确定标本的一个或多个参数。在一些实例中，可拆卸流体标本盒上的一个或多个分析通道可包括一个或多个流式细胞分析通道。在一些"i兌明性实例中，可向可拆卸流体标本盒提供全血标本，且可拆卸标本盒可适应来执行相当完整的血液分析。图1是说明性实例分析仪和标本盒的透视图。说明性实例分析仪在位置10纟皮一^:地显示，并包^"外壳12和可拆卸或可抛弃标本盒14。该说明性外壳12包括底座16，盖板18，以及将底座16连接到盖板18上的铰链20，但此铰链并非必需零件。在此说明性实例中，底座16包括第一光源22a,第二光源22b,以及第三光源22c,加上与之相连的光学器件和用于该标本分^f仪操作必需的电子器件。根据应用，每个光源都可为单光源或多光源。在一些情况下，根据需要，外壳的整体尺寸可小于1立方英尺，小于半立方英尺，小于四分之一立方英尺，甚至更小。同样地，根据需要，外壳的整体重量可小于10磅，小于5磅，小于一磅，或者更小。说明性盖板12包括压力源(例如，带控制微阀门的压力室)，第一光探测器24a,第二光探测器22b，笫三光探测器22c，每个探测器都带有相连接的光学器件及电子器件。根据应用每个光探测器也都可为单光探测器或多光探测器。根据应用，如果需要，还可提供偏振器及/或过滤器。说明性可拆卸标本盒14^支适应来通过标本采集器端口接收标本流体，该标本采集器端口在此说明性实例中包括尖头32。在一些实例中，尖头32可为可伸缩及/或弹簧加载的尖头。当可拆卸标本盒14不使用时，可用盖子38来保护标本采集器端口及/或尖头32。在说明性实例中，可拆卸标本盒14对全血标本执行血液分析。尖头32可用来刺用户的手指以产生血液标本，通过毛细管作用，血液样本可被吸进可拆卸标本盒14内涂有防凝血涂层的毛细管中。可拆卸标本盒14可构造成带有流体回路，其中的一些标本盒被制造成使用带有蚀刻、机械加工或模制通道的结构。但是，根据需要，可以预料可拆卸标本盒可以用任何适合的方式进行构造，包括注射模制或任何其它合适的制造工艺或方法。在使用过程中，以及在血'液标本已经-故吸进可拆卸标本盒14中之后，当盖板18处在打开位置时，可拆卸标本盒14可插进外壳当中。在一些情况下，可拆卸标本盒14可包括孔26a和26b,它们用来容纳底座中的定位销28a和28b,这些销可帮助在此仪器的不同部件之间提供对齐和连接。可拆卸标本盒14还可包括第一透明流体流窗口30a，笫二透明流体流窗口30b以及第三透明流体流窗口30c，这些窗口分别和第一、第二及第三光源22a，22b和22c，以及第一、第二和第三光探测器24a，24b和24c对齐。当盖板向关闭位置移动，且系统被加压时，盖板18可通过压力提供端口36a,36b，36c,和36d分别向说明性可拆卸标本盒14中的压力接受端口34a,34b，34c,和34d提供受控的压力。可以预料，根据应用，可使用更多或更少的压力提供及压力接收端口。作为备选，或另外，可以预料，在可拆卸标本盒14之上或之中可提供一个或多个微型泵，例如静电致动的半微量泵(mesopump),以提供所需的压力来操作可拆卸标本盒14上的流体回路。在例如美国专利第5,836,750号，第6,106，245号，第6179,586号，第6，729,856号，以及第6,767,19号中对一些说明性静电致动半微量泵进行了描述，所有这些专利文献通过引用而结合在本发明中。一旦加压，该说明性仪器即可对采集到的血液标本冲丸行血液分析。图2是显示标本盒或卡14的WBC部分的一个说明性实例的某些形态的图。一种形态可以从全血标本11开始到标本采集器13。血液可被挤到蝶式注射器(flyinjector)33上的溶解剂上。推进标本，还有溶解流体及鞘流体的流率均可由泵机构或流率控制盒35提供。用于蝶式注射器上的溶解剂的溶解流体可来自溶解剂容器37。溶解流体和血液可继续穿过溶解通道39进入到流体动力学集中室23。鞘流体可从鞘流体容器25流入流体集中室23来协助将白细胞排成单行41穿过光学通道29，以用于探测和分析。在细胞已经进入光学通道29后，细胞和流体可移向废弃物存储部31。图3是显示标本盒或卡14的RBC部分的一个说明性实例某些形态的图。此卡14可与WBC卡14相似，除了其可^史设计成用于RBC分析。同样地，仪器10可设计用于RBC。一种形态可以从全血标本11开始到标本采集器13。血液可被挤到蝶式注射器15上的球化剂上。推挤标本，还有球化流体及鞘流体的流率均可由泵机构或流率控制盒17提供。用于蝶式注射器上的球化剂的球化流体可来自球化溶液容器19。溶液和血液可继续穿过3求化通道21进入到流体动力学集中室23。鞘流体可从鞘流体容器25流入流体集中室23来协助将球化的红细胞排成单行27穿过光学通道29，以用于探测和分析。在细胞已经进入光学通道29后，细胞和流体可移向废弃物存储部31。图4是显示血色素(HGB)卡33，或标本盒或卡14的HGB部分的一个说明性实例某些形态的图。此卡可按其^皮设计用作HGB分析的状态来替换WBC卡14，或者和WBC卡14组合，同样地，仪器10可设计用于HGB测量。一种形态可以从全血标本11开始到标本采集器13。血液可被挤到吸收剂测量试管上43。挤压标本的流率可由泵机构或流率控制盒45提供。血液可继续穿过吸收剂测量试管43，此试管可提供吸收剂测量47。在测量之后，血液可继续进入废弃物存储部31。本系统可为模制(与叠层结构形成对照)(即，本发明可包括模制版本)可抛弃分析标本盒的一种微流体设计。标本盒可为注射模制并具有三维结构。它可具有执行多种功能(如标本稀释，标本溶解，标本球化，血色素测量和分析，流体动力学集中等)的流体特征。本系统可提供基于微尺度流式血细胞计数器或血色素分析仪的全血细胞计数(CBC)卡，其用于获得一个或多个如下项目，包括红细胞(RBC)计数，球化RBC，血小板计数，RBC的溶解，白细胞(WBC)的多部分分类计数(multipartdifferentialcount)，血色素基于吸收的测量，RBC、血小板、WBC、血色素的各种附加指标，等等，加上流体动力学集中形成细胞的单行流，以及气动流体驱动系统。附加项目可由本系统提供及/或成为本系统的一部分。注意几种CBC卡结构。一种结构可为干接口卡，其带有随卡携带的试剂存储部及流传感器，并带有由气体压力源驱动的流体。另一种结构可为湿接口卡，其带有来自卡外试剂存储部的基于体积测定传输的流体，以及流传感器。图5显示了某干接口卡50。湿接口卡可能有如下不同其省去了存储的试剂，流传感器，以及四个针式插入物中的两个。图5显示了CBC卡50的管道网。卡或标本盒50可具有多个部件，它们可按照与本发明中所描述的标本盒14以及分析仪10上的部件相似的方式排列并连接(图1-4)。图5显示了用于空气注射的弹性体51,RBC标本注射器52，RBC稀释通道53,RBC集中室54以及RBC光学中断器55。朝着卡50的另一端，图5显示了WBC标本注射器56，WBC稀释通道57,WBC集中室58以及WBC光学中断器59。在卡50上还显示了用于血液注射的弹性体61,血液标本通道62，鞘流体储器63,溶解流体储器64，推进流体储器65，流传感器66以及废弃物流体储器67。根据需要在卡50上还可有其它部件。在卡50上可包括用于血色素测量及分析的装置和部件。储器和通道可以是由模制零件形成的孔隙，这些零件装配在一起组成卡50。储器可包括透明塑料罩。还显示了分别用于空气注射和血液注射的针式注射器68和69。卡50上的测量通道可以是位于光学中断器大约中间位置的狭窄通道，光学探测器可位于光学中断器之中。管道网可由几个注射模制塑料零件中的孔隙实现。空气可注射进储器中推进流体穿过管道网并向废弃物储器67移动。卡50的微流体回路可具有公差。微流体回路的许多部件都是具有如图6的表格所列举的容积和横截面(宽度和高度)的长而狭窄的通道。所标出的通道路径位置可参考图5。高度尺寸是最小的，并具有最严格的公差，因为它们对通道的压力损失，沉积率，以及扩散速度影响最大。通道宽度和长度可为标称尺寸，但容积通常需要公差。图7A和7B显示了推进流体(即，空气)和存储在卡50上的硬质塑料或透明塑料罩75中的液体试剂之间的界面。隔膜或弹性体51可在较宽的底座73上被中空注射针头68刺穿，且通过卡材料72的空气管74可在推进流体(例如，空气)和存储在卡上透明塑料罩75中的液体制剂之间提供低顺应性且防漏的界面。隔膜51还可充当垫片的作用，其与针头68的较宽底座紧密配合，如图7B所示。图8A显示了带有标本注射器77(带弁31号针头插入物)的注射模制装置的图，图尺寸为毫米，且带有该装置的截面图。为了清楚，在截面A-A和B-B,厚度尺寸^支放大了大约5倍。在横截面中，通道不一定是圆形，而可为矩形，带小网眼，或模制或机械加工的倒角。对于所有的尺寸，+/-15%的公差看来已经足够，除了针头插入的位置，此处跨越分型线。在该处建议采用过盈配合以防止在针头周围出现渗漏。标本流79可注射进溶液流81的中心，该流然后可以继续进入通道78。此部件中最严格的公差可以是和针头插入物的过盈配合，以及可在图6的表格中列出的截面A-A中上游及下游通道的高度。模制装置可让流体回路中不同的通道和室内具有光滑的表面。这种方法可减少或消除在其它制造方法中出现的空气气泡以及其它的异常。对于某说明性实例，通道186的形状可为矩形或圓形。在横截面上，周围带有试剂作为鞘流的芯流形状可为圆形，根据它们在流动动作中遇到的通道或室的类型，这两种流可以成比例的增大或变小。在此处可实现三维集中。矩形形状的通道186可因为模制部件而具有圓滑的倒角。可以注意到，进入通道的注射标本芯可在其周围带有试剂，该试剂可以允许该标本芯的三维集中。模制的部件还可用机械加工，从而在通道或室内获得特定的形状。流体回路的其它的部件，例如注射器，喷嘴，储器，容器，回路等等，均可为模制部件，或为模制零件的结果或产品，例如层。可有几种方法达成将标本流以流体动力学集中成狭窄的标本芯流，其中细胞排成单行前进。第一种方法可为集中室横截面的流向振动。第二种方法可为通过从侧面通道射出流体射流的方式使通道中流体的体积流率(volumeflowrate)产生流向振动。标本流集中成细月包的单行流可通过任意一种方法或两种方法的组合来达成。在第一种方法中，横截面可在注射平面(图8A中的截面B-B)和从集中室到下游通道过渡处的出口平面之间变化。在第一平面和第二平面之间细胞流位置和尺寸的变化可直接和这两个平面之间集中室才黄截面的改变成比例。第一种方法可在用塑料叠层制成的卡中实现。但是集中室的形状可由塑料层堆叠中的中断器实现，从而在每一层中获得的流体动力学集中都是二维集中。这种制造方法的一个缺点可以是当中断器形状逐层改变以提供捕集空气气泡的场所时，室横截面的阶梯也随之改变，这改变了集中室的有效形状，并可能降低其集中性能。第一种方法可通过改变塑料注射模制零件中集中室的形状而实现。这些模子可用机械加工成具有复合曲线，其在集中室的横截面上提供了平滑改变的变化，使捕4足到的空气气泡问题最小化。第二种方法可通过一系列流体喷嘴来实现，它们爿Mv侧面通道或喷嘴87和88分别射出鞘流体181和182，及/或其它试剂，如图8B所示。此图显示了标本180通过通道或注射器89进入主通道184,并在T型交叉点185和试剂183混合，然后继续前进，和来自侧面流体喷嘴87和88的集中流体混合。T形交叉点185或相似的结构可减小或消除一些标本的凝集。通过利用流体流的叠层特性(此特性是微通道中液体的特征)，这种方法可在通道184中集中细胞流97，而不对通道的横截面做任何改变。从侧面喷嘴87和88射出的流体可填充通道中的空间，这可以使已经在通道中的流体流缩小并加速。可以有更多或更少的喷嘴。图9a显示了集中室83和测量通道82的开端。图9a的部件可以用与图8A中那些部件相同的方式或别的方式进行;漠制。稀释的标本流84可被射进鞘流体流85的中心，且这些流可流进集中室和测量通道。如在实例注射器中，此部件中最严格的公差可为和针头插入物的过盈配合，以及图6的表格中列出的截面A-A中上游及下游通道的高度。图9a显示了单位为毫米的装置的尺寸，该装置可以是注射模制的集中室83，以及到下游测量通道82的入口。为了清楚，在截面A-A中，厚度尺寸已经^fc故大了大约5倍。在横截面中通道不一定是圆形，而可以是矩形，但在角中可能;^文有小网眼，或^支机械加工或模制以获得圓滑的倒角。对于所有的尺寸，+/-15%的公差可能已经足够，除了针头插入的位置，此处跨越分型线。在该处建议采用过盈配合以防止在针头周围出现渗漏。图9B显示了朝向集中室80的鞘流体70的入口。通过稀释标本注射器98可向集中室80提供稀释的标本90。结果流可向测量通道99移动。成圓滑曲线状的侧壁可消除本发明中所描述的多种气泡捕集结构。图10显示了注射模制测量通道82,其在通道中心线和塑料零件表面之间具有严格的公差。光学系统可参照零件表面来设定焦平面。为了允许固定位置的光学感应系统，测量通道82部件可要求严格的公差。通道自身最大的横截面可为0.200(+0.020，-O細)mm乘0.100(+0.015,-0.015)mm。如果塑料零件的表面被用来定位光学系统相对测量通道82的中心线的位置，相对测量通道的表面的z轴线尺寸(+0.005mm)可为整个卡中最严格的公差。如果严格的公差是一个显著的成本因素的话，在读数器上可以有可移动的自动调整光学感应系统，使得系统不需要此严格的公差。图lla显示了图5中可提到的通道网络，储器，以及流传感器的覆盖视图。此图显示了如果塑料零件是完全透明的话，分析仪50的通道网的视图。这些部件中的许多部件可与图5中的那些部件相互关联。图11b显示了卡50的另一个布局。它分别显示了测量通道101和102，标本注射器103，全血标本通道104，试剂存储容器105，rbc稀释剂通道106，wbc稀释剂通道107，稀释标本注射器108，流传感器109和阀门111。图12(线条图)和13(实心视图)显示了当一系列注射模制塑料零件91，92，93，94和95组成卡50时，通道网是如何实现的。来自左边的项目96是可在这些零件中实现的通道网。部件96的各个部分可以是塑料零件91，92，93,94和95集合在一起的结果。可以有具有其自己的壁的透明塑料罩，用于系统50的储器。试剂存储是系统可考虑的一个方面。组装时通过在卡上安装充满流体的透明塑料罩，可以获得液体试剂六个月的存储量。在化验时它们可以通过本发明所描述的针剌来打开。用于wbc和rbc回路的鞘流体(球化溶液)储器的容积可为约2，000nl。溶解溶液储器的容积可为约240m1。废弃物储器的容积可为约3,000Ml。对于流体运动控制，可有流传感器子封装，其包括四个流传感器，每个传感器都带有在两端有通孔(via)的流体流通道。到该子封装的接口可包括在卡50上，如图5所示。子封装通孔可具有用于与卡50上的流体网进行无渗漏连接的弹性环。在卡50上还可包括七个阀，它们用来引导流体，包括装设阀门来开关WBC回路和RBC回路之间的标本流。这些阀可具有简单的特征。低成本的湿接口卡50在几方面都可与高成本的干接口阀有区另'j。湿接口卡可没有流体存储储器，只保留了废弃物储器，用来收集化验期间由读数器注射入该卡中的流体。湿接口卡可没有在组装期间安装在储器中的试剂透明塑料罩，没有流传感器，且在标本注射器中除了在集中室里之外没有针式插入物(即，只有两个针式插入物而不是四个)。关于材料，由于其已知的光学透明性特性，相对较高的表面能(亲水性)，以及和化验的化学相容性，因此丙烯酸材料(聚曱基丙烯酸甲酯，PMMA)作为模制材料很有吸引力。具有相似，甚至更高特性的材料可用来替代此材料。不应该使用降低表面能的脱模部件(例如，硅油)。在其中可模制两条弹性条，从而给通过锋利针头的流体注射提供自动密封的接口(图5，7A和7B)。关于结合，塑料零件可结合在一起，从而防止来自流体通道的渗漏。结合可包括超声波焊接，粘性层，挥发溶剂，或者其它方法或材料，它们可以在不改变流体通道几何形状或在通道壁上产生不均匀表面能的情况下实现。卡50显示具有五个塑料零件。它还可以由少至两个，具有更大横向尺寸的塑料零件实现。当前的卡可包括2-4个针式插入物。通过增加两个附加层，形成塑料材质而非不锈钢材质的突出管形状，这些针式插入物也可以省去。此血细胞计数卡的标本/稀释剂注射器结构的一个目的是使由球化溶液围绕的全血形成细条。这种细条形状可能是需要的，因为它允许稀释溶质(即，溶解剂或球化剂)快速地扩散到所有红血球，并开始其化学过程。此注射器设计可利用中空针头将血液标本注射进周围稀释剂的中心。在血细胞计数卡的WBC流体回路和RBC流体回路中都可能需要标本/稀释剂注射器。由于在WBC回路中红细胞会被溶解，而在RBC回路中红细胞会被球化，因此注射器在WBC回路中可称为标本/溶解注射器，而在RBC回路中可称为标本/球化溶液注射器。通常这两种注射器没有几何形状的区别，且两种注射器都可使用相同的全血标本流率。一个区别可为RBC卡中的球化溶液流率为WBC卡中溶解溶液流率的7.5倍。标本/稀释剂注射器可使用将标本流注入稀释剂流中心的物理结构。有多种可能的注射器设计，包括伸进传送稀释剂的直管道的曲线形注射器针头，或者伸进曲线形管道的直的注射器针头。此处，人们可选择#31号针头伸进曲线形通道的直的注射器。考虑可包括如下项目。注射器应该将标本输送到管道横截面的中心。注射器尖端应该位于管道横截面变化的上游，这些变化被设计来对流进行流体动力学集中，^v而与下一个下游通道匹配。注射器针头的一'J、半应该伸进管道，使其在卡的组装过程中可以更易于安装并保持在才莫制零件之间。离开注射器的标本的流体速度应该小于周围稀释剂的速度，以防止标本流的散焦。初始条件还可包括如下项目。在开始时，所有的通道都应该充满纯稀释剂。其中应该没有细胞，且流体流速度应该为零。限制条件还可包括如下项目。在WBC情况下，稀释剂的流率可设置成60w1/min。在RBC情况下，稀释剂的流率(球化剂溶液)可设置成450)il/min。在两种情况下，标本流率都应该是1.5Ml/min。这些可为稳态情况。附加参数可包括如下项目。稀释剂的密度可为0.001gm/nl，而动态粘滞度可为0.001Pasec。稀释剂中细胞的扩散系数可假定为1xIO-6mm2/sec。对标本/稀释剂注射器中的流可进行才莫拟。此计算方法可包括通过质量和动量守恒来对流体运动进行建才莫，以及通过化学组分守恒来对分子扩散和对流扩散进行建模。可采用有限体积的计算网格来对卡几何形状的根本特征进行建冲莫。全血比水性稀释剂密度高11%,且粘性是水性稀释剂的5.5倍，但是全血标本在注射后可^f艮快^L稀释，从而在悬浮液中很快变成分离的细胞。这可允许一种筒化，其忽视标本血液中初始的高密度和粘滞度，而相反将血液流建^^莫成悬浮在稀释剂中的单独的细胞。这种简化可通过把细胞当成是大分子对待而实现。它们的运动可建模成扩散过程，且组分守恒可通过应用对流-扩散方程而实现。此方程可描述某种扩散组分在流体域内的每个点上的累积和损耗率。它可被写成尝=PV2c-uVc其中u是局部速度向量，t是时间，c是细胞的标准浓度，而D是它们的有效扩散系数。右侧(rhs)的第一项可对通过溶剂(溶解或球化溶液)的溶质(细胞)的分子扩散(即布朗运动)进行建模。rhs的第二项可对对流扩散建才莫，在此扩散中，溶质被携带在溶剂流中。当它们在标本/稀释剂注射器中合并时可通过应用动量守恒来完成对流体运动的计算。纳维-斯托克斯方程可用于不可压缩的牛顿流体，这是对系统中的流体应用牛顿第二定律的结果。它可被写成誓+u'vpu+▽JP-/iV2u=0这是一个一般方程，可用于复杂的三维流场，其具有向量速度11=(ul,u2,u3)，压力梯度AP，流体密度p，以及流体粘滞度n。分析可显示，稀释剂流在其抵达针头的顶端之前在针头周围已经变得稳定。因此，注射器针头可向周围的通道伸进足够深。但是，如果存在寻求更短针头长度的理由，则此伸进深度可以被减少到一半之多。标本/稀释剂注射器形成了细条状的细胞流。由于红细胞直径典型地为5.5jum,因此即使是在WBC卡中，稀释球化剂或溶解剂也仅需要渗透IOMm,或小于两个细胞直径的间隙来到达细胞流的中心。从而，球化和溶解过程不应该有扩散限制。对于下游的集中室也可进行同样类型的分析，从而在集中的细胞流进入用于计数的光学测量通道时对其进行表征。除了RBC卡和WBC卡，血色素分析仪10(图1和4)还可配置用于测量和分析血色素(HGB)的卡33。全部的这三种卡(图2-4)可合成在一张卡中。该卡可采用湿接口，其带有来自卡外试剂存储部的基于体积测定传输的标本推进流体，以及流传感器。卡上唯一的存储部可为废弃物储器31和全血标本回路。卡33还可被当作本发明中描述的卡118。在全血中测量血色素的一种方法需要在卡上预加载一个贮液器，其装有溶解在曱醇中的溶解剂。此曱醇溶液可变干并在贮液器中的溶解剂上留下一层亲水性覆盖层，从而在注射全血标本时快速溶解红细胞。在图14的坐标图中，可注意到最高分子重量的溶解剂可大约和荧光剂的尺寸相同，并且以大体相同的速度扩散。坐标图以最终百分比相对以秒为单位的时间描绘出中心平面上的溶解剂浓度。由于血液粘滞度约为水的5.5倍，且扩散速度和粘滞度成比例(根据Stokes-Einstein关系式)，因此其在试管115(图15)中心平面上的浓度要逼近其平衡值的90%，可能需要超过1分钟。叠层或其它类型的粘合剂可为丙烯酸基粘合剂，并可能和含有超过30%甲醇的溶液不相容。一旦甲醇溶液干了之后，其不一定对卡材料造成威胁。所以一种方法可以是，在对已经用溶解剂预先涂敷的聚碳酸酯或聚苯乙烯试管115进4亍测试之前，先将试管插入在叠层或其它类型的卡上。试管115的窗口间隙(z方向的内部尺寸)可为用于吸光性测量的重要路径长度。该路径长度可为测量中重要的误差源。由于总误差应被限制为百分之一，因此在整体的卡设计中，该路径长度可要求小于百分之一的公差。对于一轮测试，每个试管115中的路径长度可被精确地测量，从而^(吏其作为误差源所带来的误差被最小化。路径长度可在150和300微米范围之内，但在另一个设计中，较长的路径长度可允许较大的尺寸^^差。试管115可具有非常简单的形状，如图15所示，只要对于每个设备都精确地测量了路径尺寸，则它可通过机械加工(或者可能是坤莫制)从聚碳酸酯原料制成。贮液器的顶部可使用聚碳酸酯平板封闭，该板通过溶剂粘合或胶粘的方式粘在试管底座上。在叠层或其它类型的卡和试管之间的流体交流可通过位于试管底座上的两个孔形成，该底座被按压在第二层的暴露的压力敏感粘贴层上，从而形成流体密封。这可类似于流传感器的安装方法，但是试管渗漏的可能性较小，因为在试管和开口的废弃物储器之间实质上没有反压力。图15显示了试管115的三维视图，其盖板显示成半透明。通孔116和117分别位于左右两边，可给试管下的卡(图17)提供流体连接。图16显示了血色素参数测量卡118的叠层，模制，或其它类型层121,122，123，124,125，126和127的分解视图。图17显示了血色素卡118的平面视图。试管115可装进层119上的狭槽121，此层显示在堆层的底部，如图16所示，且此层可结合到下一更高层(层122)的压力敏感粘合剂之上。在进行血色素浓度方法的光吸收性测量之前，标本血液可暴露于试剂中，该试剂溶解红细胞并将血色素分子转换成均匀的状态。这种试剂可在试管115的表面以干粉末的形式使用。当标本血液首先流过试管的表面时，它可快速吸收该溶解试剂粉末。在血细胞被溶解且血色素已经达到稳定状态之后就可进行吸光性测量。在某备选结构中，溶解室(试剂粉末可放置在其中)可被放置在试管115的上游。由于试管可没有试剂粉末，因此在溶解的血液进入该试管115之前可进行校准吸光性测量。此校准可适应该试管自身对不同的卡的光吸收性变化。血色素微流体回路的许多部件可包括长而狭窄的通道，其宽度，容量，以及层厚度如本发明的详细说明。高度尺寸可能较小，并具有最严格的公差，因为它们对通道的压力损失，沉积率，以及扩散速度有影响。通道宽度和长度为标称尺寸，但容积公差可指定。标本可为通过入口端口131输入标本回i各132的全血标本。端口131的尺寸可调节以适应用来^T入血液的注射器针头。一种备选的界面可在多处带有针头，这些针头会刺穿卡118上的弹性隔膜。这些针头的底座可挤压弹性体，从而在操作期间提供一种低顺应性密封。在化验之后，隔膜可自我密封并在拿卡118去处理时防止泄漏。标本回路132的尺寸被制造成长而细有几个理由。首先是为了匹配RJBC卡上的标本回路并使HBG通道可以轻易集成到三通道的CBC卡上。另一个原因可为确保标本血液被推进流体更完全地清理。如果标本回路132是短而宽的通道，推进流体将可能通过通道中心来清理，而在壁上留下许多标本血液。试管115的厚度可为光学^各径。这在卡上可为一个重要的尺寸。为了更易于集成到三通道CBC卡，它的容积可进行选择。在卡规格中可有IO微升的标本，其可由三通道CBC卡中的RBC通道和WBC通道共享。圆形的主体中心可^皮选择来和光学器件连接，并且在这一区域流体厚度可能很重要。将主体中心连接到入口116和出口117通孔的角度形状可进行选择，以避免通道^f黄截面的突然改变，这种突然的变化在润湿过程中容易捕集气泡。试管115可^支定向成出口向上，使得重力效应可在润湿过程中帮助清除气泡。试管115是插入件，其可在测试前放置在卡118上。红细胞可在试管115中溶解。在血色素测量完成后，标本被推进废弃物储器133。通过更多一点的细节，分析过禾呈可从预加载全血开始。对于0〈t〈10sec的时间，用推进流体可将两摆i升的标本以12微升/分钟的速度推进试管。当发生溶解时，可有60-120秒的暂停。然后可进行吸收性测量。然后标本可被推进废弃物储器133。可具有特殊的公差的卡118存储流体的各个部分可包括全血存储回路132，其具有位于15和18微升范围之间的公差，且标称容积为16微升。废弃物储器133可具有位于26和32微升之间的公差，且标称值为28微升。试管可具有位于1.9和2.1微升之间的公差，且标称值为2微升。试管115是单独制造的插入件，其容量不是叠层式或其它类型卡118的一部分。通常，除了那些需要确保通道和通孔正确连接的通道之外，没有重要的通道宽度公差。可提供具有较大顺应性和引入系统动力学的通道特征。这些区域可包括标本回路132和废弃物储器133。大部分这种顺应性可通过使用用于层121和127的较厚的材料进行调整。图18的表格显示了可用于从层121到层127的材料和厚度公差列表。在整个要润湿的通道表面能都应该均匀。对于任何卡，处于40和60dynes/cm之间的总值可能是合适的，但是某个特定的卡其表面能均匀性应被限制在几个dynes/cm之内。这可以通过对通道没有气泡的润湿来证明，在其中润湿速度在每个连续的通道横截面上都几乎是不变的。通道润湿不应该显示出暂停以及随之而来的润湿速度猛增，这种速度猛增会使空气气泡被捕集在流体前端之后。卡118的质量控制可包括如下度量。该卡可满足卡设计关键尺寸的公差，在通道内具有均匀的表面特性，在每个生产批次中随机挑选的标本卡由没有气泡的润湿进行验证，在对微通道的微观检查中没有大于lium的灰尘微粒，毛发，以及类似物质。后者可防止通道堵塞并防止血色素测量过程中外来物体的干扰。粘贴层应该有足够粘附力，使得对卡通道施加1psigage的压力不会导致卡各层之间流体渗漏。其它项目可相对HGB卡118的制造来考虑。可有限流间隙测定方法(activegapfinding)，其中，金属涂层使人们能够通过电容探测分隔距离。可有干试剂装填，其中，在卡的组装前试剂已经被印在才莫制的零件上。可以有主动泵送，其中，血液由主动泵加载进入试管中。分析仪流通道中的芯可通过多种方式控制。例如，可有通过微喷嘴控制的主动芯定位。在光学通道中的芯可由横向流定位，横向流从位于通道侧壁上控制喷嘴喷出。另一种方法可包括双泵鞘流。芯不是被几何地定位，而是可以由两条平行且反向的鞘流体流定位，鞘流体流横向地进入光学通道，且环绕并压缩标本流。这种方法可取代集中室，并消除在润湿期间捕集空气气泡的问题。图19-23显示了三维流体动力学集中的说明性实例。图19显示了具有标本流或芯142的流通道141。可有由另一种流体形成的标本芯142。利用其它的流体流145和146可控制和/或集中标本流142，其它的流体流145和146分别通过控制通道143和144进入流通道141。通道143和144可^皮连4秦到位于侧面之上的流通道141。通道143和144分别具有相对流通道141的^f黄向轴线呈约90度的角度147和148。但是，角度147和148可为45度，120度，或其它的数量。角度147和148可具有不同或相同的数量。流体流145和146可为鞘流体，球化流体或溶解流体。用于流145和146的流体可为其它种类的流体。用于流145和146的流体可彼此不同。流145和146的流体可为多种流体的混合物。标本芯142的位置149可通过改变流体流145的速度相对流体流146的速度的比值来调整。标本芯142的宽度151可通过改变标本流体142的速度相对流体流146及/或流体流146的速度的比值来调整。除了用来形成和/或控制芯142的流145和146，还可以有其它的流体流。图20显示了从管，注射器或通道156形成及/或控制标本芯155。此注射器156可位于流通道或集中室157之内。芯15可由另一种流体158环绕。流体158可为鞘流体流，球化流体流或溶解流体流。流体158可为另一种流体或几种流体的混合物。标本芯155可相对位置和直径分别由通过端口，喷嘴或微喷嘴163和164流进来的控制转向流体161和162控制。微喷嘴163和164可以以相对标本芯155流动方向的任何角度来设置。可以有一个或多个带有控制转向流体流的喷嘴。转向流体可以是和流158的流体相同或不同的流体。图21显示了从管，通道或注射器166形成及/或控制标本芯155流动的示意图，所述管，通道或注射器166可相对流通道167长度尺寸成任何角度设置。该角度可为多个数量中的一个。标本芯165可具有在流体动力学集中意义上环绕其周围的流体流168。但是，标本芯165的位置可通过来自喷嘴171的控制转向流体169改变。由于重力和标本芯中较重的细胞，芯165可趋向于朝喷嘴171移动。流体169可抵消这一作用。为了对芯165进行不同的控制，射流169可将流体从通道167中吸出，也可将流体送进通道。可有一个或多个带有控制转向流体的喷嘴。流体168可为鞘流体，球化流体或溶解流体，或者一些其它的流体或多种流体的混合物。控制转向流体169可以是和流体168相同或不同的流体。图22显示了和图21的结构相似的用于标本芯165的形成及/或控制的结构，除了管，通道或注射器166可相对流通道纵轴线成正交的角度设置。相对其它位置的一个好处是，注射器166的这个正交位置可让细胞被更严格地从注射器的末端脱离，并防止在标本芯165中存在细胞凝集。图21中结构的特性和特征可适用于图22的结构。图23显示了可能看起来类似于图22的结构。它的注射器176可具有第一部分177，此部分看起来与流体流的方向以及通道的纵轴线正交，和图22中的注射器166—样。但是，注射器176显示出具有第二部分178，该部分和部分177大约正交。芯流175的控制或定位可被注射器176的移动所影响。部分177和178的角度可相对流体流168的方向单独地变化或调整。在本发明中，一些内容虽然以另一种方式或时态陈述，^f旦它们可以具有假想或预言的特性。虽然本发明已经就至少一个说明性实例进行描述，但对于本领域那些技术人员，在阅读本发明后，可以有许多变化和修改。因此所附权利要求应考虑现有技术以尽可能宽的方式进行解释，以包括所有此类变化和-修改。权利要求1.一种标本盒，包括微流体回路；并且其中所述微流体回路包括模制部件；所述模制部件形成所述微流体回路的通道和储器；并且其中，所述微流体回路用于血液分析。2.根据权利要求1所述的标本盒，其特征在于，所述微流体回路包括用于三维流体动力学集中的通道。3.根据权利要求1所述的标本盒，其特征在于，所述一莫制部件是三维的。4.根据权利要求1所述的标本盒，其特征在于所述微流体回路用于提供血液计数分析；并且所述血液计数分析包括红细胞(RBC)计数，血小板计数，白细胞(WBC)的多部分分类计数，血色素的基于吸收性的测量，和/或RBC、血小板、WBC及血色素的各种其它指标。5.根据权利要求1所述的标本盒，其特征在于所述通道中的至少一条通道是流通道；所述通道中的至少一条通道是辅助通道；所述辅助通道被连接到所述流通道之上；所述辅助通道具有相对所述流通道的纵轴线成某个角度的纵轴线；所述角度等于或大于零度；所述流通道用来提供标本芯流；并且所述辅助通道用来提供进入所述流通道的流体，所述流体用于标本芯流的三维集中。6.—种流体回路卡，包括具有纵轴线的第一通道；位于所述第一通道中的第二通道；第三通道，其连接到所述第一通道上，并且具有相对所述第一通道的纵轴线成某个角度的纵轴线；以及第四通道，其连接到所述第一通道上，并且具有相对所述第一通道的纵轴线成某个角度的纵轴线；并且其中所述第一通道用来提供流体流；所述第二通道用来提供在所述流体流中的标本芯流；所述通道是模制部件；并且所述流体回路卡包括血细^i十数器。7.根据权利要求6所述的卡，其特征在于所述第三通道和所述第四通道用来提供进入所述流通道以调整所述标本芯流的流体；所述标本芯流的位置可通过改变来自所述第三通道的所述流体的速度与来自所述第四通道的所述流体的速度之间的比值来调整；并且所述标本芯流的尺寸可通过改变所述标本芯流的速度与来自所述第三通道及所述第四通道的流体的速度之间的比值来调整。8.根据权利要求6所述的卡，其特征在于，所述第三通道和所述第四通道用来从所述流通道中取出流体，以调整所述标本芯流。9.一种微流体分析仪卡，包括流通道；标本通道，其具有位于所述流通道中的出口；以及控制流体通道，其具有出口，其中所述控制流体通道的所述出口位于所述标本通道的处于所述流通道中的所述出口下游；并且其中，所述流通道是血细胞计数器流通道。10.根据权利要求9所述的卡，其特征在于，所述标本通道包括:第一部分；以及第二部分；并且其中所述第一部分具有纵轴线，其相对所述第二部分的纵轴线成第一角度；所述第二部分包括所述标本通道的出口；所述第二部分的纵轴线相^f所述流通道的纵轴线成第二角度；所述第一角度和所述第二角度是可以调整的；并且所述笫一角度和/或所述笫二角度被调整，以用于减少在所述标本通道的所述出口处的标本的凝集。全文摘要一种具有三维流体动力学集中的微流体回路标本盒。此标本盒可采用注射模制或其它模制层制造，提供一个三维结构。卡上的流通道可具有在流通道的流体中流动的标本芯，以用于分析。通过被注射进流通道的一个或多个喷嘴或通道的流体，可调整标本芯在通道之中的位置。喷嘴还可调整标本芯的尺寸。可有带有试管的血色素测量机构或卡。文档编号G01N15/14GK101253401SQ200680031529公开日2008年8月27日申请日期2006年6月30日优先权日2005年7月1日发明者A·帕马纳布汉,R·巴德尔申请人:霍尼韦尔国际公司