本申请有权要求2013年2月19日提交的第61/766,543号美国专利申请所公开的基本主题的权益并通过引用并入该美国专利申请所公开的基本主题。
本发明总体涉及用于生物流体分析的设备，以及尤其涉及用于获取、处理和容纳用于分析的生物流体样品的盒。
背景技术：
在历史上，生物流体样品，诸如全血、尿、脑脊髓液、体腔液等，已经通过将少量未稀释的流体涂抹在载玻片上且在显微镜下评价该涂片来评价其粒状内容物或细胞内容物。从这种涂片可得到合理的结果，但是细胞完整性、数据的精确度和可靠性很大程度上取决于技术人员的经验和技术。
在一些情况下，可使用阻抗或光学流式细胞术来分析生物流体样品内的组分。这些技术通过使稀释的流体样品流过相对于阻抗测量装置或光学成像装置而定位的一个或多个孔，来评价稀释的流体样品的流动。这些技术的缺点为它们需要样品的稀释以及流体流动操纵设备。
一些分析技术使用包括珠粒的分析腔室；如，颁予smith的第4,950,455号美国专利。当样品为利用光度学成像时，这种分析腔室出现问题。指向样品的光可反射并产生负面影响样品图像的分析的不期望的结果。
需要的是用于评价生物流体的样品而不会遭遇与现有技术相关的问题的设备。
技术实现要素：
根据本发明的方面，提供了生物流体样品分析腔室。所述腔室包括第一腔室面板、第二腔室面板以及在所述第一腔室面板和所述第二腔室面板之间设置的多个珠粒，所述珠粒被配置成不会以明显地干扰所述生物流体的光度分析的量反射所入射至所述珠粒的光。
根据本发明的另一方面，提供了分析生物流体样品的方法。所述方法包括以下步骤：a)在配置成静止地容纳所述样品的分析腔室中设置所述生物流体样品；b)使用入射至静止地存在于所述分析腔室内的所述样品的光的一个或多个波长产生所述样品的一个或多个图像；其中所述分析腔室具有第一腔室面板、第二腔室面板以及在所述第一腔室面板和所述第二腔室面板之间设置的多个珠粒，所述珠粒被配置成不会以明显地干扰所述生物流体的光度分析的量反射所入射至所述珠粒的光；以及c)使用所述样品的一个或多个图像的至少一部分来分析所述样品。
在前述方面的实施方式中，多个珠粒被配置成吸收足够大的量的所述入射光，使得入射至所述珠粒而未被吸收的任何光不会明显地干扰所述生物流体的光度分析。作为此类实施方式的实例，多个珠粒可以具有吸收光的颜色。
在前述方面的另一实施方式中，或除了其它实施方式以外，多个所述珠粒可以包含对足够大的量的所述入射光为非反射的一种或多种材料，使得入射至所述珠粒而被反射的任何光不会明显地干扰所述生物流体的光度分析。
在前述方面的另一实施方式中，或除了其它实施方式以外，多个珠粒可以包含以这样的量吸收光的材料，使得所述珠粒不会以明显地干扰所述生物流体的光度分析的量反射入射至所述珠粒的光。相同材料或不同材料也可以淬灭来自设置在所述珠粒内或附接至所述珠粒的材料的荧光发射。
根据方面以及包括可以与方面包括在一起的元件或特征的那些方面的实施方式，在本文中对本发明进行了描述。确定的实施方式可以包括单独地或与任何其它确定的实施方式组合的本发明的方面，如下文详述中描述。鉴于本发明下文所提供的详述以及如在附图中所示，本发明的特征和优势将显而易见。
附图说明
图1图解示出了分析腔室。
图2为吸光度与波长的图，图解说明了作为光波长函数的在异丙醇中设置的黑色珠粒与透明珠粒之间吸收的差异。
图3为可以与本分析腔室使用的盒的图解平面图。
图4为可以与本分析腔室使用的自动分析装置的示意图。
图5为分析腔室内光反射的图解说明。
图6为静止地存在于包括不透明珠粒的分析腔室内的样品的图像，使用470nm处的入射光形成所述图像。
图7为静止地存在于包括黑色珠粒的分析腔室内的样品的图像，使用470nm处的入射光形成所述图像。
具体实施方式
本发明涉及分析腔室内生物流体样品的光度分析的方法和设备。如下文将解释，将存在于分析腔室内的样品暴露于光并使用透射通过样品的光和/或来自样品的荧光进行样品的分析。
参照图1，分析腔室10由基部腔室面板12、上腔室面板14和设置在其间的多个珠粒16形成。腔室面板12、腔室面板14中的至少一个具有透明的区域。优选地，基部腔室面板12和上腔室面板14的至少一部分为对光透明的(如，使光透射的彼此对齐的透明的区域)。每个腔室面板12、14具有内表面18、内表面20以及外表面19、外表面21。当组装时，基部腔室面板12和上腔室面板14的内表面18、内表面20彼此相对，通过被称为“腔室高度”22的距离彼此分隔开。在一些实施方式中，内表面18、内表面20彼此平行。然而，本分析腔室10不限于平行构型；如，在腔室10的区域内分析腔室高度可以变化，包括倾斜的构型、台阶式构型等。在一些实施方式中，在分析腔室10的不同区域内可以使用不同高度(如，直径)的珠粒16。
美国专利申请序列号13/341,618和13/594,439公开了可在本发明中使用的分析腔室10的实施方式，所述两个美国专利申请据此通过引用整体并入且通常在本申请中指定。然而，本发明不限于用于这些实施方式中。在上述的实施方式中，在分析腔室10的至少一部分中的腔室高度22通过珠粒16和腔室面板12、14的几何性质和物理性质而精确地、一致地限定且尺寸设计成能够使毛细作用力牵引样品遍及整个腔室10。在这些实施方式中，除了可能基本上尺寸不足的少量珠粒16之外，所有珠粒16与腔室面板12、腔室面板14的内表面18、内表面20接触。
可接受的腔室面板材料的实例包括透明的塑料膜，诸如丙烯酸类、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、环烯烃聚合物(cop)、环烯烃共聚物(coc)等。在当上腔室面板14经受毛细作用力时其被设计成弯曲的那些实施方式中，由pet制成的、厚度大约为23微米(23μm)的上腔室面板14提供可接受的柔性。
珠粒16优选为独立于基部腔室面板12和上腔室面板14的结构。珠粒16可以被设置成随机分布在分析腔室10中，或可以被设置成预定的排列。在一些实施方式中，可接受数目的珠粒16被定位成足以确保腔室面板内表面18、内表面20之间可接受地均一的腔室高度22的珠粒间空间密度(即，相邻珠粒16之间的距离)。在上述专利申请中公开的分析腔室实施方式中，腔室面板12、腔室面板14和/或珠粒16中的至少一个足够柔性以允许腔室高度22接近珠粒16的平均高度。尽管由于珠粒16的制造公差而在珠粒16中存在较小的几何差异的可能性，但相对柔性提供具有基本上均一高度的分析腔室10。例如，在珠粒16为相对柔性的那些实施方式中，较大珠粒16压缩(由于样品流体对腔室面板施加毛细作用力而引起)以允许大多数珠粒16接触两个面板的内表面，从而使得腔室高度22基本上等于平均珠粒直径。可替选地，腔室面板中的至少一个(如，上腔室面板14)可以形成与珠粒16具有同等柔性或比珠粒16更具有柔性。例如，在其中上腔室面板14比珠粒16更具有柔性的实施方式中，上腔室面板14将覆盖珠粒16，且达到特定珠粒16比周围的珠粒16大的程度，上腔室面板14将在较大珠粒16周围以帐篷样方式弯曲；如，在较大珠粒16周围偏斜。以这种方式，尽管腔室10的小的局部区域将偏离平均腔室高度22，但腔室区域(包括帐篷形区域)的平均高度将总体上等于具有高的精确度的平均珠粒直径。如上文所示，由样品施加的毛细作用力提供压缩珠粒16或腔室面板12、腔室面板14中的一个或两个或它们的一些组合所必需的力。在以上参考的实施方式中，当用于基本上未稀释全血的分析时，珠粒16可以为直径为约4微米(4μm)的聚合物球形珠粒16。本发明不限于以球形珠粒16的方式使用。
根据本发明的方面，设置在腔室10内的珠粒16被配置成不会以明显地干扰生物流体的光度分析的量在预定波长处反射所入射至珠粒(经由透射或荧光发射)的光。如本文所用，术语“明显地”意指如果珠粒16的入射光存在反射(如果有的话)，则反射的光的量使得珠粒16容易地从样品(如，血小板等)内的组分中区分。在一些实施方式中，珠粒16的构型使得珠粒可以包含这样的材料，或在其外表面(如，涂层)包含这样的材料，所述材料在预定波长处吸收足够大的量的入射光，使得未被吸收的任何入射光(如，从珠粒反射的光)不会明显地干扰生物流体的光度分析。例如，本发明的实施方式可以使用在某些波长处以比透明或不透明的珠粒16大得多的程度吸收入射光的颜色(如，黑色)的珠粒16，或具有更可能反射光的颜色(如，白色)的珠粒16。图2为吸光度与波长的图，其图解说明了随着光波长的变化，在异丙醇中设置的黑色珠粒(线23)与透明珠粒(线25)之间的吸收差异。作为具体实例，黑色珠粒16将吸收波长范围为约400nm至700nm的光。黑色为吸收大多数光的颜色，但根据光度分析应用，可以使用一种或多种替选颜色，其可被操作以在预定波长处吸收足够大的量的入射光，使得未被吸收的任何入射光不会明显地干扰生物流体的光度分析。另外，以上文所述的方式吸收光的颜色可以以不同的强度(即，渐变、色彩)供使用，所述强度通过暗化或亮化颜色的纯色调产生。颜色的“纯色调”为在最大强度(fullintensity)时的底色。因此，可以使用不同的颜色强度，所述强度可操作以在预定波长处吸收足够大的量的入射光，使得未被吸收的任何入射光不会明显地干扰生物流体的光度分析。珠粒16的材料可以用吸光色一致地着色，或珠粒16的外部可以具有吸光色。
在一些实施方式中，珠粒16可以与荧光淬灭材料配置以产生淬灭剂偶联的珠粒。可用于产生淬灭剂偶联的珠粒的材料的实例为
在一些实施方式中，珠粒16可以包含这样的材料或在其外表面(如，涂层)包含这样的材料，所述材料使得珠粒不会在预定波长处充分地反射入射光(其有时被称为“抗反射”或“ar”)，使得可以从珠粒16反射的任何入射光不会明显地干扰生物流体的光度分析。本发明也可以包括使用光吸收材料和非反射材料的一些组合的珠粒16的实施方式，组合的所述材料为使得可以从珠粒反射的任何入射光不会明显地干扰生物流体的光度分析。
在一些实施方式中，一个或两个腔室面板12、14的外表面19、外表面21可以涂覆有抗反射涂层。可接受的抗反射涂层的非限制性实例为fluoropeltm601a涂层，其可从cytonixllc，maryland，usa商购获得。
根据本发明的另一方面，珠粒16可以被配置成抑制附接至其外表面的材料，当用激发光照亮时，所述材料发出荧光。例如，在使用荧光染料的分析应用中，某些染料可以对珠粒16具有亲和力，从而使染料附接至珠粒16。因此，在某些波长的入射光可以引起染料发荧光，从而使得珠粒16看起来颜色鲜艳。作为具体实例，吖啶橙(aco)为核酸选择性荧光阳离子染料。由聚苯乙烯组成的珠粒16通常带负电荷。因此，aco颗粒可以对聚苯乙烯珠粒16的外表面具有亲和力，且在存在光的情况下，在某些激发波长处可产生荧光发射。为减少或消除珠粒16与染料之间的亲和力，可以制造具有表面正电荷的珠粒16和/或修饰珠粒16以使其具有表面正电荷，所述正电荷将对带正电的aco颗粒具有较少亲和力或无亲和力。在本发明的一些实施方式中，当从附接至其外表面照亮时，珠粒16可以被配置成抑制发出荧光的材料以及配置成不反射光的材料(如，包括光吸收材料)。
以上描述的分析腔室10的尺寸通常被设计成容纳约0.2μl至1.0μl样品,但腔室10不限于任何特定的体积容量，且该容量可变化以适应分析应用。在一些实施方式中，腔室10为可操作的以静止地容纳流体样品。术语“静止的”用于描述样品沉积在腔室10内用于分析，且在分析期间不会有目的地运动。就存在于这些实施方式的分析腔室10内的血液样品内存在运动而言，运动将主要是由于血液样品所形成的组分的布朗运动，该布朗运动不会损害使本发明的用途。如上文所示，然而，本发明不限于这些实施方式。
上文所述的本发明的分析腔室10可在多种不同的分析盒和分析装置中使用。为说明本发明的分析腔室10的实用性以及促进本发明的方法的描述，以下提供了可接受的盒和分析装置的描述。然而，本发明的分析腔室10并不限于该特定类型的盒和/或分析装置。
本发明的分析腔室10可以以盒24的部分或与盒24一起提供，所述盒24被配置用于自动分析装置26中，其中设置在分析腔室10内的样品可进行成像，随后进行分析。图3中显示盒24的实例。已确定且通过上文引用并入的序列号13/341,618和13/594,439的美国专利申请公开了此种盒24的实例。盒24包括采集端口28，一个或多个内部通道30和分析腔室10。在图3中，分析腔室10内部地设置在盒内，因此可以是不可见的。采集端口28被配置成接收生物流体的样品(如，基本上未稀释的全血)且与通道30流体连通。通道30继而与分析腔室10选择性流体连通。通过样品运动系统，如流体致动器产生的毛细作用和动力的组合，沉积入采集端口28的流体样品可以移动通过通道30且进入分析腔室10。具有样品运动系统32的分析装置26的实例在序列号13/077,476的美国专利申请中进行描述，其通过引用整体并入文中且通常分配本申请中。然而，本发明不限于使用此类系统。
现在参照图4，分析装置26包括样品物镜34、多个样品照明器36、至少一个析像管38、样品运动系统32和可编程分析仪40。样品照明器36沿预定波长产生入射至样品的光(如，以垂直于腔室面板12、14中的至少一个的腔室面板内表面18、20的平面的方向)。使用一个或多个析像管38采集透射通过样品的入射光或由样品发荧光的光，代表采集光的信号被发送至可编程分析仪40，在可编程分析仪40处该信号被处理成图像。可接受的析像管38的实例为电荷耦合装置(ccd)型图像传感器，其将传递通过(或来自)样品的光转化成电子数据格式图像。互补式金属氧化物半导体(“cmos”)型图像传感器为可使用的析像管38的另一实例。
可编程分析仪40包括中央处理单元或其它装置，该中央处理单元或其它装置可操作以执行以下功能，包括:1)执行计算机程序的指令；2)执行基本的算术和/或逻辑功能；以及3)执行分析仪的输入/输出操作等。分析仪40与样品照明器36、析像管38和样品运动系统32连通。分析仪40适于(如，程序化的)接收对操作样品照明器36、析像管38和样品运动系统32所必需的信号并选择性地执行功能。
生物流体样品(如，全血样品)直接沉积在分析腔室10内或盒24内，且选择性地移动通过盒24(如，经由样品运动系统32和/或毛细作用)并进入分析腔室10中。一种或多种试剂(如，肝素、edta、着色剂)可以与样品混合。在全血样品的分析中，相对于样品体积加入一种或多种试剂使得全血样品将基本上未稀释。
现在参照图4，分析装置26可操作以使存在于分析腔室10内的样品光度测定成像，随后使用图像分析样品。在成像期间，操作一个或多个样品照明器36以在预定波长处产生入射至样品的光。入射光可以透射穿过样品，此时通过析像管38而采集。在约515nm至700nm范围内的透射光(如，红光和绿光)可用于全血的分析。入射光也可以为引起来自与样品混合的着色剂的荧光发射的激发波长，通过析像管38采集发出的荧光。在约450nm至490nm范围内的荧光激发光可通过落射荧光源产生。在这两种情况中，代表采集光的信号被发送至可编程分析仪40，在可编程分析仪40处该信号被处理成图像。
参照图6，显示了静止地存在于分析腔室10内的样品的图像，所述腔室10包括设置在一对平行腔室面板12、14之间的多个不透明珠粒16。该图像描述了在约470nm下使用激发光产生的荧光图像。在图像内可看到不透明珠粒16，每个具有由反射珠粒16的光产生的相对亮光的签名环(signaturering)42。图5为腔室面板12、腔室面板14的不同表面反射的入射光27的图解描述，说明了据信是反射珠粒的光源的至少一部分且产生了上述签名环42。基于该图像，签名环42可负面干扰样品的其它分析。例如，荧光图像内的血小板44以小区域的亮光显现。与不透明珠粒16(或类似地反射光的其它类型的珠粒)相关的亮光的签名环42可被解释为一个或多个血小板44，或可以使接近珠粒16的血小板44模糊。因此，在这种类型的光度分析中使用此种珠粒16可干扰样品内某些组分的分析。
本发明的实施方式通过使用使反射的光最小化或消除反射的光的珠粒16避免与成像不透明或透明珠粒16(或反射在预定波长处发出的光的其它珠粒16-经由透射或荧光-以明显地干扰生物流体的光度分析的量)相关的光度测定干扰。例如，在一些实施方式中，本发明包括使用包含这样的材料或在其外表面(如，涂层)包含这样材料的珠粒16，所述材料使得珠粒在预定波长处吸收足够大的量的光，使得入射至珠粒而未被吸收的任何光(如，从珠粒16反射的光)不会明显地干扰生物流体的光度分析。作为具体实例，本发明的一些实施方式使用黑色珠粒16，其吸收足以防止将明显地干扰生物流体的光度分析的量的光的反射的入射光的量。图7示出设置在分析腔室10内的多个黑色珠粒16。在约463nm处(本发明不限于使用该特定波长的光)使用荧光激发光源产生图7的图像。相对于在图7中显示的腔室中使用的黑色珠粒16，通过反射珠粒16的入射光而产生的亮光的签名环42不存在，如在图6中显示。事实上，因为黑色珠粒16具有不太明显的亮度信号，图7显示它们被黑色椭圆环绕以促进它们的识别。因此，珠粒16容易从样品内的组分(如，血小板44)中区分，且因此不会明显地干扰样品的光度分析。在其它实施方式中，本发明可以利用包含这样的材料或在其外表面(如，涂层)包含这样的材料的珠粒16，使得珠粒不会在预定波长处充分地反射入射光，使得可以从珠粒16反射的任何入射光不会明显地干扰生物流体的光度分析。
根据本发明的珠粒特别可用于这样的情况中，其中分析涉及含有用荧光染料染色的白细胞(wbc)的全血样品。我们的经验是wbc可含有相对大量的荧光染料，所述wbc基本上比血小板大，且通常比珠粒大。当样品经受落射荧光源时，wbc内的染料发出光。由于wbc的尺寸以及其中所含有的染料的量，相对于样品的剩余物，从wbc发出的光的量可为大量的；即wbc在图像中显得明亮。如果不透明珠粒或透明珠粒接近wbc，由于反射珠粒的入射光，从染料发出且入射至相邻珠粒的光可在珠粒周围产生显著亮度，该亮度可负面干扰光度分析。然而，根据本发明使用珠粒使入射光的反射且因此反射的光负面干扰光度分析的潜能最小化或消除入射光的反射且因此反射的光负面干扰光度分析的潜能。
虽然已经参照实例性实施方式描述了本发明，但本领域技术人员应理解在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种变化且等同物可以被用于替换其元件。另外，可以进行许多变型以使特殊的情形或材料适应于本发明的教导，而不偏离本发明的实质范围。因此，预期本发明不限于将本文公开的特定实施方式涵盖为用于实施本发明的最佳方式。例如，上文使用通过一对腔室面板12、14与设置在之间且与腔室面板12、腔室面板14的内表面18、内表面20接触的珠粒16而形成的分析腔室10的实例描述了本发明。如上文所示，本发明不限于该特定腔室实施方式。例如，珠粒16可以设置在腔室面板12、14之间但不与腔室面板12、腔室面板14的内表面18、内表面20接触。