专利名称：用于液体运送的模块化匣盒的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液体运送系统，并且更具体地涉及用于将液体输送至传感器的系统。
背景技术：
可使用包括定位在基底上的一个或多个传感器的试验芯片来执行多种试验。可使用匣盒用于将各种液体运送至传感器。匣盒通常包括一个或多个储槽，储槽分别保持其中一种溶液。在操作匣盒期间，将匣盒插入机器中，机器导致储槽中的液体被运送至至少一个或多个传感器。然后，机器可操作一个或多个传感器，以便执行试验。
发明内容
一种装置包括多个构件，多个构件与彼此独立，但构造成与彼此可拆卸地联接，以便形成匣盒。其中一个构件为夹具，夹具构造成用以保持其它构件，使得它们联接在一起。匣盒具有一个或多个储槽、一个或多个作用腔室、定位在各个作用腔室中的一个或多个传感器，以及构造成用以将储存在一个或多个储槽中的至少一个储槽中的液体运送至一个或多个作用腔室中的一个或多个通道。还公开了一种系统。该系统包括多个构件，多个构件与彼此独立，但构造成与彼此可拆卸地联接，以便形成匣盒，匣盒具有一个或多个储槽、一个或多个作用腔室和构造成用以将储存在一个或多个储槽中的至少一个储槽中的液体运送至一个或多个作用腔室中的一个或多个通道。构件包括构造成用以将其它构件保持在一起的夹具。该系统还包括多个第一替代构件，各个第一替代构件均包括不同于各个其它第一替代构件上的特征的一个或多个特征。各个第一替代构件可互换，其中任何一个第一替代构件均可用作所述构件中的第一个构件。在一些情况下，夹具是可选的。还公开了一种系统。该系统包括具有一个或多个储槽和一个或多个传感器的第一匣盒。第一匣盒构造成用以从至少一个储槽运送液体来与一个或多个传感器相接触。第一匣盒由多个构件构成，多个构件与彼此独立，但构造成与彼此可拆卸地联接，以便形成第一匣盒。在第一匣盒的至少一部分构件从彼此上拆下之后形成第二匣盒。第二匣盒具有一个或多个储槽和一个或多个传感器，且构造成用以从至少一个储槽运送液体来与一个或多个传感器相接触。第二匣盒由多个构件构成，多个构件与彼此独立，但构造成与彼此可拆卸地联接，以便形成第二匣盒。此外，第二匣盒包括来自于第一匣盒的一部分构件，但还包括不包括在第一匣盒中的构件。
还公开了一种方法。该方法包括形成具有一个或多个储槽和一个或多个传感器的第一匣盒。第一匣盒构造成用以从至少一个储槽运送液体来与一个或多个传感器相接触。匣盒由多个构件形成，多个构件与彼此独立，但构造成与彼此可拆卸地联接，以便形成第一匣盒。该方法还包括拆卸第一匣盒中的至少一部分构件，以及形成第二匣盒。第二匣盒具有一个或多个储槽和一个或多个传感器，且构造成用以从至少一个储槽运送液体来与一个或多个传感器相接触。第二匣盒由多个构件构成，多个构件与彼此独立，但构造成与彼此可拆卸地联接，以便形成第二匣盒。此外，第二匣盒包括来自于第一匣盒的一部分构件，但还包括不包括在第一匣盒中的构件。
图IA至图IC示出了匣盒。匣盒包括多个构件。构件包括可定位在开启位置或闭合位置中的夹具。当夹具闭合时，夹具构造成用以使其它构件相对于彼此固定不动。图IA为匣盒的透视图，其中夹具处于开启位置且匣盒的各种构件与彼此分开。
图IB为匣盒的透视图，其中夹具处于开启位置，而构件定位在它们将在闭合夹具之前立即占据或在开启夹具之后立即占据的位置。图IC示出了闭合夹具之后的图IB中的匣盒。图2示出了图IA至图IC的匣盒中的构件上的特征的另一可能布置。图3示出了匣盒的构件的适合构造，匣盒包括一个或多个储槽，储槽分别构造成用以储存液体，以便将液体运送至匣盒中的一个或多个传感器。图4A和图4B示出了匣盒的构件的适合构造。所示的构件为包括定位在基底上的一个或多个传感器的传感器结构。图4A为传感器结构的侧视图，而图4B为沿图4A中的侧视图的相反方向看而截取的传感器结构72的侧视图。图5A和图5B示出了匣盒的构件的实例。所示的构件为垫片。图5A和图5B为垫片的一部分的透视图。图5A为垫片的透视图。图5B为朝与图5A中所示的一侧相对的垫片的一侧看图5A中所示的垫片的透视图。图6A和图6B示出了根据图IA至图IC构造的匣盒的操作。图6A和图6B基本上为匣盒的截面，其中夹具处于闭合位置；然而，该截面并非沿平面截取，而是改为沿液体从储槽至传感器且然后进入废物储槽的通路截取。图7示出了根据图2构造的匣盒的操作。图8A至图8B示出了根据图IA至图IC构造的匣盒中的排出口的操作。图8A和图SB基本上为匣盒的截面，其中夹具处于闭合位置；然而，该截面并非沿平面截取，而是改为沿液体从其中一个储槽穿过排出口且然后进入其中一个废物储槽中的通路截取。图9示出了插入到用于操作匣盒的机器中的匣盒。
具体实施例方式匣盒包括与彼此独立的多个构件，其中它们未连结到彼此上或未相对于彼此永久地固定不动。构件构造成与彼此可拆卸地联接，以便形成匣盒。其中一个构件为夹具，夹具保持其它构件，使得它们联接在一起。夹具可将其它构件压在一起，且可在相邻构件之间形成一个或多个液体密封件。联接构件形成匣盒，匣盒具有一个或多个储槽和一个或多个作用腔室，一个或多个传感器定位在各个作用腔室中，以及用于将储存在一个或多个储槽中的液体运送至一个或多个作用腔室中的一个或多个通道。匣盒可插入到操作匣盒的机器中。例如，机器可导致从储槽运送一种或多种液体来与一个或多个传感器相接触，以便形成这些传感器上的样品，且然后机器可操作传感器，以便收集来自于传感器的数据。构件可拆卸地联接在一起的能力允许在匣盒的随后使用之间来替换匣盒的一个或多个构件。此外，构件可拆卸地联接在一起的能力允许用具有不同功能的构件来替换匣盒的一个或多个构件。改变不同构件的功能允许将匣盒定制成用于不同的试验。构件的可拆卸性意味着可在使用匣盒之前和之后分开构件。结果，在操作匣盒之前和之后，匣盒的操作人员接近匣盒的不同的区。例如，一个或多个传感器可分别为电化学 传感器。在使用匣盒之前，可能期望制备电化学传感器的一个或多个表面。举例来说，可能期望在电化学传感器中的一个或多个电极上形成涂层。适合的涂层的实例包括但不限于如序号为09/848727的美国专利申请中所述的自组装单层。由于构件是可拆卸的，故有可能接近传感器来在使用匣盒之前形成该自组装单层。此外，构件的可拆卸性允许在使用匣盒之后接近传感器。结果，在另一时间使用匣盒之前将除去和改变自组装单层。为了简单制造来构造匣盒的构件。例如，可使用三维印刷技术来制造一部分构件，同时可使用计算机控制的激光切割和光栅化来制造另一部分构件。该技术可允许在小于一小时内既设计又制造这些构件。结果，可很快地且容易地重新设计匣盒的构件，以便允许匣盒执行不同的功能。例如，可改变匣盒的构件，使得匣盒包括用于运送液体至这些构件和/或从这些构件运送液体的不同数目的作用腔室、储槽、阀、排出口和/或通道。此外或作为备选，可改变匣盒的构件，使得通道提供匣盒的不同特征之间的液体连通。图IA至图IC示出了匣盒。匣盒包括多个构件。构件包括可定位在开启位置或闭合位置中的夹具10。当夹具10闭合时，夹具10构造成用以使其它构件相对于彼此固定不动。当夹具10开启时，所有或一部分其它构件可相对于彼此移动。图IA为匣盒的透视图，其中夹具10处于开启位置且匣盒的各种构件与彼此分开。图IB为匣盒的透视图，其中夹具10处于开启位置，但不是与彼此间隔开，构件定位在它们将在闭合夹具10之前立即占据或在开启夹具10之后立即占据的位置。图IC示出了在闭合夹具10之后的图IB中的匣盒。夹具10包括保持匣盒的其它构件的壳体。壳体包括铰链12，铰链12允许第一壳体14相对于第二壳体16移动。夹具10包括构造成用以将夹具10保持在闭合位置的保持装置。例如，图IA示出了具有插脚18的第一壳体14。插脚18分别具有配合到第二壳体16上的凹口 20中的突起20。当突起20分别配合到其中一个凹口 22中时，夹具10抵制开启。在一些情况下，保持装置构造成使得一旦夹具10闭合，则夹具10可再开启，所以可多次使用夹具10和/或匣盒。当夹具10处于闭合位置时，夹具10可将匣盒的其它构件压缩在一起。如下文将变得明显的是，压缩的水平可使得液体密封形成在相邻的构件之间。匣盒的构件包括储槽部件24，储槽部件24包括多个袋体26，袋体26分别从公共平台28的一侧延伸。各个袋体26均可限定储槽部件24中的储槽。用于执行试验的液体可储存在各个储槽中或储槽的一部分中。各个储槽通过隔膜30部分地限定，隔膜30提供液体通路，储槽内的液体可流过液体通路。此外或作为备选，移液管或其它装置可用于将液体经由用于该储槽的隔膜30运送到储槽中。
储槽部件凹口 32延伸到第一壳体14中。储槽部件凹口 32构造成用以收纳储槽部件24的公共平台28，使得限制公共平台28相对于第一壳体14的侧向移动。第一壳体14包括袋体开口 34，袋体开口 34分别延伸穿过储槽部件凹口 32的底部。袋体开口 34分别构造成用以收纳其中一个袋体26。当夹具10处于闭合位置时，公共平台28定位在夹具10内，其中各个袋体26均延伸穿过其中一个袋体开口 34。此外，在闭合夹具10时，储槽部件凹口 32的底部可与储槽部件24的公共平台28接触，和/或压制储槽部件24的公共平台28，以便抵靠彼此压缩匣盒的其它构件。
匣盒的构件包括第一垫片36。第一垫片36包括阀凹口 38，阀凹口 38部分地延伸到公共区中。第一垫片36还包括排出凹口 42，排出凹口 42部分地延伸到公共区中。第一壳体14包括构造成用以收纳第一垫片36的第一垫片凹口 44，使得限制第一垫片36相对于第一壳体14的侧向移动。第一壳体14包括阀促动开口 46,阀促动开口 46分别从第一垫片凹口 44的底部延伸穿过第一壳体14。当第一垫片36收纳在第一垫片凹口 44中时，阀促动开口 46分别与不同的其中一个阀凹口 38和与排出凹口 42对准。当闭合夹具10时，第一垫片凹口 44的底部可与第一垫片36相接触和/或抵靠匣盒中的其它构件来压制第一垫片36。匣盒的构件包括第二垫片48。第二垫片48包括阀开口 50，阀开口 50分别延伸穿过第二垫片48。第二垫片48包括腔室凹口 52，腔室凹口 52分别部分地延伸到第二垫片48中。第二垫片48包括储槽开口 54，储槽开口 54分别延伸穿过第二垫片48。当闭合夹具10时，各个储槽开口 54均与来自其中一个储槽的液体通路对准。此外，匣盒的构件构造成使得在闭合夹具10时，抵靠第二垫片48压制储槽部件24的公共平台28，以便在第二垫片48与储槽部件24的公共平台28之间产生液体密封。结果，流出储槽的液体流过对准的储槽开口 54。因此，各个储槽开口 54均与其中一个储槽相关联。第二壳体16包括构造成用以收纳第二垫片48的第二垫片凹口 56，使得限制第二垫片48相对于第二壳体16的侧向移动。第二壳体16包括公共通道58，公共通道58部分地延伸到第二壳体16的表面60中。在将第二垫片48收纳在第二垫片凹口 56中时，第二垫片48中的各个储槽开口 54均与共同通道58对准，使得其中一个储槽中的液体可流出储槽且穿过对准的储槽开口 54且进入公共通道58中。匣盒的构件构造成使得在闭合夹具10时，抵靠第二壳体16的表面60压制第二垫片48，以便在第二垫片48与第二壳体16的表面60之间产生液体密封。结果，运送到公共通道58中的液体流过公共通道58。此外，在将第二垫片48收纳在第二垫片凹口 56中时，第二垫片48中的各个阀开口 50均与公共通道58对准，使得公共通道58中流动的液体可流入各个阀开口 50中。第二壳体16还包括废物储槽62，废物储槽62分别部分地延伸到第二壳体16的表面60中。废物通道64可提供不同废物储槽62之间的液压连通。因此，废物储槽62可有效地并入单个废物储槽62中。第二垫片48还包括气体开口 66、排出入口开口 68和分别延伸穿过第二垫片48的排出出口开口 70。在将第二垫片48收纳在第二垫片凹口 56中时，气体开口 66与公共通道58对准。如下文将更为详细描述的那样，当公共通道58中存在气体时，气体可流入气体开口 66中。在将第二垫片48收纳在第二垫片凹口 56中时，排出入口开口 68与公共通道58对准。结果，公共通道58中的液体可流入排出入口开口 68中。此外，在将第二垫片48收纳在第二垫片凹口 56中时，排出出口开口 70与第二壳体16中的废物储槽62对准。匣盒的构件包括传感器结构72。第二壳体16包括传感器凹口 74。传感器凹口 74构造成用以收纳传感器结构72，使得限制传感器结构72相对于第二壳体16的侧向移动。传感器结构72包括基底78上的一个或多个传感器76。适合的传感器76包括但不限于电化学传感器、阻抗传感器和电化学发光传感器。在优选实例中，传感器76为电化学传感器。适合的电化学传感器使用电能来引起化学反应，化学反应将接触传感器76的液体中的一种或多种化合物变成另一种化合物。反应的实例包括氧化还原反应。电化学传感器可在诸如循环伏安法的方法中使用。在图IA至图IC中，基底78被处理成透明的且实际上可为透明的。图IA至图IC
的传感器定位在基底78的下侧上，但由于将基底78处理成透明的而可见。用于基底78的适合的材料包括但不限于丙烯酸树脂、聚酯(PET)、聚乙烯对苯乙二醇(PETG)、聚碳酸酯和热塑性塑料。传感器结构72包括副阀导管80，导管80分别延伸穿过基底78。在将传感器结构72收纳在传感器凹口 74中时，副阀导管80分别与第二垫片48中的其中一个阀开口 50对准。此外，匣盒的构件构造成使得在闭合夹具10时，抵靠第二垫片48来压制传感器结构72的基底78，以便在第二垫片48与传感器结构的基底78之间产生液体密封。结果，从公共通道58流动且进入第二垫片48中的阀开口 50中的液体然后可流入与该阀开口 50对准的副阀导管80中。此外，在闭合夹具10时，第一垫片36中的阀凹口 38分别与传感器结构72中的其中一个副阀导管80对准。匣盒的构件构造成使得在闭合夹具10时，抵靠第一垫片36压制传感器结构72的基底78，以便在第一垫片36与传感器结构的基底78之间产生液体密封。结果，副阀导管80中的液体可流入与副阀导管80对准的阀凹口 38中。基底78还包括分别延伸穿过基底78的传感器专用通道82。在闭合夹具10时，各个传感器专用通道82的一端与第一垫片36中不同的其中一个阀凹口 38对准。因此，各个阀凹口 38均可跨过基底78中的其中一个副阀导管80和基底78中的其中一个传感器专用通道82。结果，其中一个副阀导管80中的液体可流过相关联的阀凹口 38且然后进入相关联的传感器专用通道82中。在闭合夹具10时，各个传感器专用通道82的一端与第二垫片48中的不同的其中一个腔室凹口 52对准。因此，其中一个传感器专用通道82中的液体可流入对准的腔室凹口 52中。各个腔室凹口 52均限定匣盒中的作用腔室的一部分。传感器结构72的基底78限定各个作用腔室的另一部分。此外，传感器76定位在基底78上，使得在闭合夹具10时，各个传感器76均定位在其中一个作用腔室中。结果，从其中一个传感器专用通道82流入对准的腔室凹口 52中的液体流入其中一个作用腔室中，且因此流入而与置于该作用腔室中的传感器76相接触。第二垫片48包括废物开口 86，废物开口 86分别从腔室凹口 52的底部延伸穿过第二垫片48。在闭合夹具10时，各个废物凹口均与第二壳体16中的废物储槽62对准。结果，作用腔室中的液体可经由废物开口 86流入废物储槽62中。传感器结构72包括副气体开口 88、副排出入口开口 90和分别延伸穿过基底78的副排出出口开口 92。在将传感器结构72收纳在传感器凹口 74中时，副气体开口 88与第二垫片48中的气体开口 66对准。如下文将更为详细描述的那样，当公共通道58中存在气体时，气体可流过第二垫片48中的气体开口 66且进入传感器结构72的副气体开口 88中。在将传感器结构72收纳在传感器凹口 74中时，副排出入口开口 90与第二垫片48中的排出入口开口 68对准。结果，公共通道58中的液体可流过第二垫片48中的排出入口开口 68且进入传感器结构72中的副排出入口开口 90中。在闭合夹具10时，副排出入口开口 90和副排出出口开口 92与第一垫片36中的排出凹口 42对准，使得排出凹口 42跨过副排出入口开口 90和副排出出口开口 92。结果，流过副排出入口开口 90的液体可流过排出凹口 42且进入副排出出口开口 92中。流过副排出出口开口 92的液体可流过对准的排出口的出口开口 70且然后进入对准的废物储槽62中。构件可具有其它布置。例如，图2示出了图IA至图IC的匣盒，匣盒具有定位在第一垫片36上而非第二垫片48上的腔室凹口 52。此外，传感器76定位在基底78的顶侧上， 而非如图IA和图IB中那样定位在基底78的下侧上。在闭合夹具10时，各个传感器专用通道82的一端与第一垫片36中的不同的其中一个腔室凹口 52对准。因此，其中一个传感器专用通道82中的液体可流入对准的腔室凹口 52中。各个腔室凹口 52均限定匣盒中的作用腔室的一部分。传感器结构72的基底78限定各个作用腔室的另一部分。此外，传感器76定位在基底78上，使得在闭合夹具10时，各个传感器76均定位在其中一个腔室凹口 52中且因此定位在各个作用腔室中。结果，从其中一个传感器专用通道82流入对准的腔室凹口 52中的液体流入其中一个作用腔室中，且因此流入而与置于该作用腔室中的传感器76相接触。图2中的传感器结构72包括分别延伸穿过基底78的废物导管94。各个废物导管94均定位成使得在闭合夹具10时，各个废物导管94均定位在不同的其中一个腔室凹口52中，且还与包括在第二垫片48中的一个废物开口 86对准。结果，作用腔室中的液体可流过作用腔室中的废物导管94，穿过第二垫片48中的对准的废物开口 86且进入废物储槽62中。图3示出了适合的储槽部件24的适合的构造。储槽部件24包括袋体层96和隔膜层98。袋体层96包括从公共平台28延伸的一个或多个袋体26。用于袋体层96的适合材料包括但不限于硅树脂、热塑性弹性体(TPE)和聚氨基甲酸酯。袋体层96可通过诸如铸造、注入模制和热成形的方法形成。单个隔膜层98可延伸穿过单个袋体26的开口或穿过多个袋体层96的开口。因此，储槽部件24可包括多个隔膜层98。用于隔膜层98的适合材料包括但不限于硅树脂、热塑性弹性体(TPE)和聚氨基甲酸酯。隔膜层98可通过包括但不限于粘合连结、热连结和夹紧的方法附接到袋体层96上。图4A和图4B示出了适于结合匣盒使用的传感器结构72。图4A为传感器结构72的侧视图。图4B为沿图4A的侧视图的相反方向看而截取的传感器结构72的侧视图。传感器结构72包括定位在基底78上的多个电极。用于基底的适合的材料包括但不限于丙烯酸树脂、聚酯(PET)、聚乙烯对苯乙二醇(PETG)、聚碳酸酯和热塑性塑料。尽管基底78示为由单种材料构成，但基底78可具有复合构造。
电极包括参考电极100和定位成邻近工作电极104的反电极102。在一些情况下，包括参考电极100的各个电极均由单层导电材料形成。适合的导电材料包括但不限于金。电导线106提供各个电极与电触点108之间的电性连通。图4A和图4B的传感器结构可使用常规集成电路制造技术来制造。在2001年5月5日提交的题目为"BiologicalIdentification System with Integrated Sensor Chip〃的序号为 09/848727 的美国专利申请中公开了其它传感器构造，并且该申请以其全部结合到本文中。在操作其中一个传感器76来分析样品期间，传感器76与电子装置(未示出)处于电性连通，电子装置构造成用以在工作电极104与传感器76的参考电极100之间施加电势，同时监测穿过电路的电流，该电路包括工作电极104、定位在传感器76上的液体样品和反电极102。传感器76可用作电化学传感器。例如，当分析样品时,施加在工作电极104与参考电极100之间的电势可升高到可导致工作电极104与样品中的成分之间可出现电子传递的水平。电子传递允许电流流过电路，该电路包括工作电极104、样品和反电极102。结 果，传感器可在电化学分析(例如，伏安法，包括循环伏安法)中使用。在2001年5月3日提交的题目为〃Biological Identification System with integrated Sensor Chip〃的序号为09/848，727的美国专利申请中更为详细地阐述了操作传感器以便检测制剂的存在，并且该申请以其全部结合到本文中。图4A和图4B的传感器结构72包括延伸穿过基底78的废物导管94。然而，这些废物导管94是可选的。例如，图2中的传感器结构72利用这些废物导管94，但废物导管94对于图IA至图IC中的匣盒是可选的。传感器结构不需要包括传感器。例如，传感器结构可包括定位在作用腔室中的一个或多个电动装置。适合的电动装置包括电泳装置。这些装置可包括定位在作用腔室中的两个或多个电极。电场可形成在电极之间，以便在作用腔室中形成电场。电场可导致化合物在作用腔室内移动。包括一个或多个电动装置的传感器结构不需要包括任何传感器，或可包括除一个或多个传感器之外的一个或多个电动装置。此外，在一些情况下，作用腔室没有诸如传感器和电动装置的装置。例如，可使用没有装置的作用腔室，用于混合液体或用于培养抗生素。图5A和图5B示出了其中一个垫片的实例。例如，图5A和图5B为图2中的第一垫片36的一部分的透视图。图5A为第一垫片36的透视图。图5B为朝与图5A中所示的一侧相对的第一垫片36的一侧看的图5A中所示的第一垫片36的透视图。所示的第一垫片36由单层材料形成，但第一垫片36可具有多层构造和/或多材料构造。阀凹口 38和腔室凹口 52分别部分地延伸到公共区中。图6A和图6B示出了根据图IA至图IC构造的匣盒的操作。例如，图6A和图6B示出了液体可从其中一个储槽流动来与其中一个传感器76接触且进入废物储槽62中的通路。图6A和图6B基本上为匣盒的截面，其中夹具10处于闭合位置，然而由于液体流过三维空间中的匣盒，故未沿平面截取截面，而改为沿液体从其中一个储槽到其中一个传感器76且然后进入其中一个废物储槽62中的通路截取截面。为了图示的目的，图6A和图6B示出了匣盒上的单个储槽、单个传感器76和单个废物储槽，但匣盒可包括一个以上的这些构件。在匣盒的操作期间，将匣盒插入到可执行试验的机器(未示出)中。机器可通过如图6A中标为C的箭头所示那样压缩储槽来开始将其中一个储槽中的液体运送到其中一个传感器76中。储槽的压缩可为机械的、液压的和/或气动的。压缩储槽驱动储槽中的液体穿过隔膜30且然后穿过第二垫片48中的储槽开口 54。液体可从储槽开口 54进入公共通道58中。如图6A中清楚显示的那样，通过公共通道58部分地限定的一部分液体导管还通过第二垫片48部分地限定。液体沿公共通道58流过气体开口 66和对准的副气体开口 88。对准的气体开口66和副气体开口 88 —起作用来形成气体捕集器。例如，流过气体捕集器的液体中的气体和/气泡可上升，且进入气体开口 66和/或副气体开口 88中。结果，气体捕集器减少了公共通道58中的空气量和/或气体量。液体流过气体捕集器，且进入第二垫片48中的一个或多个阀开口 50。为了图示的目的，图6A仅示出了其中一个阀开口 50，然而标为S的线示出了公共通道58可将液体传送 至其它阀开口 50或传送至下文所述的排出口中。流过阀开口 50的液体还可流过第二阀导管80，第二阀导管80包括在传感器结构72中且与阀开口 50对准。然后，液体可从副阀导管80流入到第一垫片36中的阀凹口 38中且然后进入传感器结构72中的阀专用通道中。如图6A中清楚显示的那样，通过阀专用通道部分地限定的一部分液体导管还通过第一垫片36和第二垫片48限定。液体可从阀专用通道流入第二垫片48中的相关联的腔室凹口 52中。如从图6A中清楚显示的那样，通过腔室凹口 52部分地限定的作用腔室的一部分还通过传感器结构72的一部分部分地限定。此外，传感器结构72上的一个或多个传感器76可置于作用腔室中。例如，图6A示出了定位在作用腔室中的工作电极104。液体流入腔室凹口 52中且因此流入作用腔室中使液体与作用腔室中的传感器76相接触。液体可从作用腔室流过第二垫片48中的废物开口 86且进入第二壳体16中的废物储槽62。结果，通过机器施加到储槽上的压力可驱动液体与传感器76相接触且进入废物储槽62中。构件的组件形成匣盒中的阀。图6A和图6B示出了这些阀中的其中一个阀的操作。例如，如通过图6B中标为P的箭头所示，机器可包括用于通过第一壳体14中的对准的阀促动开口 46增加阀凹口 38的底部上的压力的机构。用于增大压力的机构可为机械的、液压的和/或气动的。例如，机器可包括歧管，歧管可被使用用于有选择地输送空气到对准的阀促动开口 46中。如从图6A至图6B的比较中清楚显示的那样，增大阀凹口 38的底部上的压力将抵靠传感器结构72上的基底78来驱动阀凹口 38的底部。结果，闭合穿过阀凹口 38的液体通路，且因此闭合阀。当闭合阀时，液体不可从公共通道58流入通过闭合的阀接收液体的作用腔室中。当释放施加到阀凹口 38的底部上的压力时，穿过阀凹口 38的液体通路开启，且因此阀如图6A中所示那样开启。当开启阀时，液体可从公共通道58流入通过闭合的阀接收液体的作用腔室中。机器可开启和闭合阀，以便控制液体进入不同作用腔室的流动。例如，机器可通过闭合与各个其它传感器76相关联的阀导致运送其中一个储槽中的液体来与特定传感器76接触。图7示出了根据图2构造的匣盒的操作。例如，图7示出了液体可从其中一个储槽流动来与其中一个传感器76接触且进入废物储槽62中的通路。图7基本上为匣盒的截面，其中夹具10处于闭合位置，然而由于液体流过三维空间中的匣盒，故未沿平面截取截面，而改为沿液体从其中一个储槽到其中一个传感器76且然后进入其中一个废物储槽中的通路截取。为了图示的目的，图7示出了匣盒上的单个的储槽、单个传感器和单个废物储槽，但匣盒可包括一个以上的这些构件。压缩储槽驱动储槽中的液体穿过隔膜30且然后穿过第二垫片中的储槽开口 54。液体可从储槽开口 54进入公共通道58中。通过公共通道58部分地限定的液体导管的一部分还通过第二垫片48部分地限定。液体沿公共通道58流过气体开口 66和对准的副气体开口 88。对准的气体开口66和副气体开口 88 —起作用来形成气体捕集器。例如，流过气体捕集器的液体中的气体和/气泡可上升，且进入气体开口 66和/或副气体开口 88中。结果，气体捕集器减少了公共通道58中的空气量和/或气体量。液体流过气体捕集器且进入第二垫片48中的一个或多个阀开口 50。为了图示的目的，图7中仅示出了其中一个阀开口 50 ;然而，标为S的线示出了公共通道58可将液体 传送至其它阀开口 50或传送至下文所述的排出口中。流过阀开口 50的液体还可流过副阀导管80，副阀导管80包括在传感器结构72中且与阀开口 50对准。然后，液体可从副阀导管80流入第一垫片36中的阀凹口 38中且然后进入传感器结构72中的阀专用通道中。如图7中清楚显示的那样，通过阀专用通道部分地限定的液体导管的一部分还通过第一垫片36和第二垫片48限定。液体可从阀专用通道流入第一垫片36中的相关联的腔室凹口 52中。如从图7中清楚显示的那样，通过腔室凹口 52部分地限定的作用腔室的一部分还通过传感器结构72的一部分部分地限定。此外，传感器结构72上的一个或多个传感器76可置于作用腔室中。例如，图7示出了定位在作用腔室中的工作电极104。液体流入腔室凹口 52中且因此流入作用腔室中使液体与作用腔室中的传感器76相接触。液体可从作用腔室流过传感器结构72中的废物导管94，且然后流过第二垫片48中的废物开口 86且流入第二壳体16中的废物储槽62。结果，通过机器施加到储槽上的压力可驱动液体与传感器76相接触且进入废物储槽62中。正如图6A和图6B那样，图7的构件的组件形成匣盒中的阀。图7示出了根据以图6A和图6B为背景所述的那样构造和操作的阀。结果，机器可开启和闭合阀，以便控制液体进入不同作用腔室的流动。例如，机器可通过闭合与各个其它传感器相关联的阀导致运送其中一个储槽中的液体来与特定传感器接触。图IA至图2的匣盒包括排出口，排出口可被使用用于填装公共通道58和/或用以从公共通道58排出流体。图8A至图SB示出了根据图IA至图IC构造的匣盒中的排出口的操作。例如，图8A和图8B示出了液体可从其中一个储槽流过排出口且进入废物储槽62中的通路。图8A和图8B基本上为匣盒的截面，其中夹具10处于闭合位置；然而，由于液体流过三维空间中的匣盒，故截面并非沿平面截取，而是改为沿液体从其中一个储槽穿过排出口且然后进入其中一个废物储槽62中的通路截取。压缩储槽驱动储槽中的液体穿过隔膜30且然后穿过第二垫片48中的开口 54。液体可从储槽开口 54进入公共通道58中。如图8A中清楚显示的那样，通过公共通道58部分地限定的液体导管的一部分还通过第二垫片48部分地限定。液体沿公共通道58流过在一起作用来用以形成气体捕集器的气体开口 66和对准的副气体开口 88。液体流过气体捕集器且进入第二垫片48中的排出入口开口 68。标为S的线示出了公共通道58还可传送液体至其它地点，如至第二垫片48中的阀开口 50。进入第二垫片48中的排出入口开口 68的液体可流过排出入口开口 68，且然后穿过传感器结构72的基底78中的副排出入口开口 90。然后，液体可从副排出入口开口 90流入第一垫片36中的排出凹口 42，且然后流入传感器结构72中的副排出出口开口 92。进入副排出出口开口 92的液体可流过副排出出口开口 92，穿过第二垫片48中的排出出口开口 70，且进入第二壳体16中的对准的废物储槽62中。因此，压缩储槽可驱动液体从储槽穿过排出口且进入废物储槽中。排出口包括阀。图8B中示出了阀的操作。如通过图8B中标为P的箭头所示,机器可包括用于通过第一壳体14中的对准的阀促动开口 46增加排出凹口 42的底部上的压力的机构。用于增大压力的机构可为机械的、液压的和/或气动的。例如，机器可包括歧管，歧管可被使用用于有选择地输送空气到对准的阀促动开口 46中。如从图8A至图SB的比较中清楚显示的那样，增大排出凹口 42的底部上的压力抵靠传感器结构72上的基底78来驱动排出凹口 42的底部。结果，闭合穿过排出口的液体通路，且因此闭合排出口中的阀。 当阀闭合时，液体不可从公共通道58且经由排出口流入废物储槽62中。当释放施加到排出凹口 42的底部上的压力时，穿过排出口的液体通路开启，且因此阀如图8A中所示那样开启。当开启排出口中的阀时，液体可从公共通道58且经由排出口流入废物储槽62中。在装填匣盒期间和/或在操作匣盒期间可使用排出口。例如，在装填匣盒期间，可闭合与各个作用腔室相关联的阀且可开启排出口中的阀。结果，来自于一个或多个储槽的液体可流过公共通道58而不会进入作用腔室中。该机构还可用于在将液体运送至作用腔室中之前减少公共通道58中的空气量和/或气体量。在将液体运送至作用腔室中期间，可闭合排出口中的阀，以便减少或停止液体穿过排出口的流动。尽管以图IA至图2的匣盒为背景公开了排出口的操作和形成，但排出口还由图2中所示的匣盒的组装而产生。如上文所述，如通过图9中标为C的箭头所示那样将匣盒插入到机器120中。机器120可包括执行上述功能的电子装置、机械装置、液压装置和/或气动装置。此外，机器可使用插入的匣盒来执行试验。例如，传感器结构72上的电触点108可通过匣盒的铰链12露出。机器中的电子装置可与电触点108电性连通且因此与包括在传感器中的电极电性连通。机器可导致以特定的顺序运送适合的液体系列来与适合的传感器相接触。液体可保持试剂和溶液，溶液包括洗清液。可运送液体来与传感器相接触，使得样品形成在各个传感器上或形成在传感器的一部分上。不同传感器上的样品可为相同或不同的。然后，机器可操作传感器，以便在样品上执行且试验。例如，机器可将电能施加到根据图4构造的传感器的电极上，以便在各个样品上执行循环伏安法分析。尽管以具有一个以上的储槽和一个以上的传感器的匣盒为背景公开了匣盒，但可将匣盒构造成具有单个储槽和/或单个作用腔室。由于各个储槽和作用腔室与各种构件中的特定结构相关联，故改变储槽和/或作用腔室的数目可导致相关联的结构的数目的变化。例如，当储槽包括单个储槽时，第二垫片48需要仅包括单个储槽开口 54，但可选为可包括更多的。作为另一实例，当匣盒包括作用腔室时，传感器结构72需要仅包括单个传感器专用通道82，但可选为可包括更多的。使用未相对于彼此固定不动的不同构件允许很快地定制匣盒来执行不同的试验。例如，不同构件可很快地制造且置入匣盒中。举例来说，夹具可由如聚合物和/或基于丙烯酸树脂的材料构成。结果，可使用三维印刷技术来制造夹具，如可从马萨诸塞比尔里卡(Billerica,MA)和以色列雷霍沃特(Rehovot, Israel)的Objet Geometries有限公司获得三维印刷技术。这些技术通常使用一股或多股计算机控制的射流，如墨水射流。将三维对象的设计输入计算机中。然后，计算机操作射流，以便形成三维对象。对象形成在层中。为了形成各个层，射流经由喷墨型印刷头来喷出液体，如光聚合物。在一些情况下，使层固化。例如，印刷头可包括使层固化的紫外线泛光灯。可使用制造夹具的其它方法。例如，在三维印刷可适用于原型的情况下，注入模制可适用于夹具的批量生产。由于第一垫片36和第二垫片48在压制匣盒的其它构件时形成密封，故用于第一垫片36和第二垫片48的适合材料包括但不限于硅树脂、合成橡胶、热塑性弹性体(TPE)和聚氨基甲酸酯。结果，可用激光从片上切下垫片。还使用激光切割和/或光栅化技术来用激光形成凹口和/或开口。由于可用计算机控制激光，故通常可在较短的时间周期内既设计又制造这些垫片。很快地设计和制造匣盒的构件的能力允许为不同试验定制匣盒。例如，可改变匣 盒的构件，使得匣盒包括用于运送液体至这些构件和/或从这些构件运送液体的不同数目的作用腔室、储槽、阀、排出口和/或通道。此外或作为备选，可改变匣盒的构件，使得通道提供匣盒的不同特征之间的液体连通。在一个实例中，第一匣盒用于执行第一试验。在执行第一试验之后，第二匣盒用于执行第二试验。第二匣盒包括来自于第一匣盒的部分或所有构件，但还包括不包括在第一匣盒中的构件。第一匣盒和第二匣盒中的构件包括或由以下构成由夹具、传感器结构、第一垫片、第二垫片和储槽部件构成的集合中的一个、一个以上或所有部件。在一些情况下，包括在第二匣盒中但不包括在第二匣盒中的构件具有不同于上文所述的构件的特征的特征。例如，包括在第一匣盒中的储槽部件可具有与包括在第二匣盒中的储槽部件不同的储槽数目。特征的其它实例包括但不限于凹口、导管、开口、阀、排出口、通道和一定数目的这些特征和/或这些特征的布局。匣盒构造的另一优点为不同构件的互换性。例如，匣盒可包括在系统中，该系统包括多个第一替代构件。各个第一替代构件可互换，其中各个第一替代构件可由匣盒的其中一个构件替代，且然后可使用替代构件来组装匣盒。例如，各个第一替代构件可用作匣盒中的夹具，或各个第一替代构件可用作匣盒中的第一垫片，或各个第一替代构件可用作匣盒中的第二垫片，或各个第一替代构件可用作匣盒中的传感器结构。此外，各个第一替代构件可包括与其它第一替代构件不同的特征。例如，第一替代构件可分别为替代传感器结构。在这些传感器结构中的各个传感器结构以与其它传感器结构相同的方式配合到传感器凹口 74中的意义上，这些替代传感器结构中的各个替代传感器结构均可用作匣盒的传感器结构。各个替代传感器结构均可具有不同的特征。不同的特征为影响传感器结构的功能的特征。例如，特征的差异可制造出适合结合不同试验使用的不同的传感器结构。不同特征的实例包括不同装置。不同装置可包括不同类型的装置和/或相同类型的装置，而相同类型的装置具有不同的大小、尺寸、形状、灵敏度等。例如，不同装置可包括不同类型的传感器和/或具有不同大小的相同类型的传感器。不同传感器可包括传感器结构上的电极上的涂层的不同选择。不同涂层包括具有不同化合物的涂层和/或具有涂层中的相同化合物的不同浓度的涂层。不同涂层的实例包括涂层，涂层包括或由以下构成羧基、羟基、生物素、链霉亲合素、右旋糖酐、抗体、低聚核苷酸探针溶液，而当存在有裸露的金电极时就没有涂层。不同特征的附加实例包括不同尺寸的传感器和电极之间的不同距离。由于各个替代传感器结构均可具有不同的特征，故传感器结构的互换性不需要意味着各个传感器结构适合结合在匣盒中的垫片使用，而是可使用各个替代传感器结构来组装匣盒。结果，当替代构件存在时，需要在将匣盒组装成功能形式之前可以来识别匹配的构件。此外，系统可包括一个以上类型的替代构件。例如，系统可包括多个第一替代构件和多个第二替代构件，其中第一替代构件替代与第二替代构件不同的其中一个构件。举例来说，第一替代构件可分别为夹具，且可分别与彼此互换；以及第二替代构件可分别为储槽部件且可分别与彼此互换。在一些情况下，匣盒为系统的一部分，其中各个构件均包括多个替代物。例如，系统包括多个可互换的夹具、多个可互换的第一垫片、多个可互换的储槽部件、多个可互换的第二垫片，以及多个可互换的传感器结构，其中有各个替代物。可由彼此替代的各个构件均可包括与彼此不同的特征。不同的特征为影响匣盒的功能的特征。例如，替代夹具可具有不 同数目的袋体开口，和/或用于不同体积的袋体的袋体开口，和/或具有不同形状和/或布局的公共通道，和/或具有不同大小和/或不同数目的公共通道的公共通道。替代垫片可构造成具有不同尺寸、不同的阀数目和/或尺寸，和/或不同数目和/或尺寸的作用腔室。此外或作为备选，替代垫片可构造成基于不同图案引送液体流。替代传感器结构可包括装置的不同选择，如不同的电泳装置或传感器，和/或装置的电极上的涂层的不同选择。电极上的不同涂层的实例包括涂层中的不同化合物和/或涂层中的化合物的不同浓度。包括在涂层中的不同化合物的实例为羧基、羟基、生物素、链霉亲合素、右旋糖酐、抗体、低聚核苷酸探针溶液，而当存在有裸露的金电极时就没有涂层。不同装置的实例包括不同类型的装置和相同类型但具有不同几何形状(如，电极之间的不同距离)和/或相对于作用腔室具有不同地点的装置。替代传感器结构可包括装置的不同选择，如不同的电泳装置或传感器，和/或装置的电极上的涂层的不同选择。不同装置的实例包括不同类型的装置和电极之间的不同距离。替代储槽部件可包括不同数目的储槽。此外或作为备选，替代储槽部件可包括储存在储槽中的液体的不同选择。可储存在不同储槽中的不同液体试剂的实例包括但不限于液体样品、溶解缓冲液、稳定缓冲液、清洗缓冲液、抗体、低聚核苷酸探针溶液、酶溶液、基底溶液、电解液、基液、DI水、清洁剂和离子溶液。多种替代成分的可用性允许匣盒定制成用以配合特定使用。例如，可识别适合特定试验的传感器结构。各个可能的垫片可不与各个可能的传感器结构一起工作。例如，垫片可适合与传感器结构一起使用，该传感器结构需要不同数目的作用腔室。结果，还可识别垫片和与识别出的传感器结构一起操作的垫片。此外，还可识别与识别出的垫片、传感器结构和试验一起操作的夹具和储槽部件。由于零件是可互换的，故匣盒可与各个识别出的构件组装。尽管将匣盒公开为具有在夹具10开启时独立于彼此但可通过压缩夹具10来相对于彼此固定不动的构件，但在一些情况下，可能期望相对于另一个构件来永久地使其中一个构件固定不动。例如，可使用粘合剂、胶、热密封件和其它连结技术来将不同的构件连结到彼此上。
尽管以电化学传感器为背景公开了传感器结构72，但传感器可为其它类型的传感器。此外，作用腔室可包括一个以上的传感器。例如，一个或多个作用腔室可包括除电化学传感器之外的另一类型的传感器。本领域的普通技术人员在参看这些教导内容时将容易想到本发明的其它实施例、
组合和修改。因此，本发明仅由以下权利要求限制，以下权利要求包括在结合以上说明书和附图参看时的所有此种实施例和修改。
权利要求
1.一种装置，包括 多个构件，所述多个构件与彼此独立，但构造成与彼此可拆卸地联接以便形成匣盒； 其中一个所述构件为构造成用以将所述其它构件保持在一起的夹具；以及 所述匣盒具有一个或多个储槽、一个或多个作用腔室和一个或多个通道，所述通道构造成用以将储存在所述一个或多个储槽中的至少一个储槽中的液体运送至所述一个或多个作用腔室中。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述匣盒包括一个或多个阀，所述阀可在第一状态和第二状态中操作，所述第一状态停止液体沿包括所述阀的通路的流动，以及所述第二状态允许所述液体沿所述通路的流动。
3.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，根据用三维印刷构造的夹具来构造所述夹具.
4.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述夹具将所述其它构件压到一起.
5.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，两个所述构件接触彼此且构造成使得液体在所述匣盒的操作期间在所述两个构件之间流动，且所述夹具将所述两个构件压到一起，使得在所述两个构件之间形成液体密封.
6.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，至少一部分所述一个或多个腔室分别包括一个或多个电极.
7.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，至少一部分所述一个或多个腔室分别包括传感器.
8.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述传感器为电化学传感器.
9.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，各个所述电化学传感器均包括参考电极、反电极和工作电极.
10.—种系统,包括 多个构件，所述多个构件与彼此独立，但构造成与彼此可拆卸地联接，以便形成匣盒，所述匣盒具有一个或多个储槽、一个作用腔室和构造成用以将储存在所述一个或多个储槽中的至少一个储槽中的液体运送至所述一个或多个作用腔室中的一个或多个通道；以及 多个第一替代构件，各个所述第一替代构件均包括不同于各个其它第一替代构件上的特征的一个或多个特征， 各个所述第一替代构件可互换，其中任何一个所述第一替代构件均可用作所述构件中的第一个构件.
11.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述构件包括构造成用以将所述匣盒的 其它构件保持在一起的夹具.
12.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 多个第二替代构件，各个所述第二替代构件均包括不同于各个其它第二替代构件上的特征的一个或多个特征， 各个所述第二替代构件可互换，其中任何一个所述第二替代构件均可用作所述构件中的第二个构件，所述构件中的第二个构件为不同于所述构件中的第一个构件的所述构件中的其中一个构件.
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，第一替代构件分别为传感器结构，所述传感器结构包括一个或多个传感器，所述传感器分别包括具有涂层的电极，并且所述一个或多个特征包括涂层，其中任何一个所述第一替代构件中的涂层的选择不同于各个其它第一替代构件上的涂层的选择.
14.—种系统,包括 第一匣盒，其具有一个或多个储槽和一个或多个传感器，且构造成用以从至少一个所述储槽运送液体来与所述一个或多个传感器接触， 所述第一匣盒由多个构件构成，所述多个构件与彼此独立但构造成与彼此可拆卸地联接，以便形成所述第一匣盒； 第二匣盒，其具有一个或多个储槽和一个或多个传感器，且构造成用以从至少一个所述储槽运送液体来与所述一个或多个传感器相接触， 所述第二匣盒由多个构件构成，所述多个构件与彼此独立，但构造成与彼此可拆卸地 联接，以便形成所述第二匣盒，以及 与所述第一匣盒相比，所述第二匣盒在之后的时间形成，且包括来自于所述第一匣盒的一部分所述构件，但还包括不包括在所述第一匣盒中的构件.
15.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述第一匣盒中的构件和所述第二匣盒中的构件分别包括将其它构件保持在一起的夹具、传感器结构、垫片和包括一个或多个储槽的部件.
16.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，包括在所述第二匣盒中但不包括在所述第二匣盒中的所述构件具有一个或多个不同特征.
17.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述一个或多个不同特征为从由凹口、导管、开口、阀或通道构成的集合中选出的至少一个特征.
18.—种方法,包括 形成第一匣盒，其具有一个或多个储槽和一个或多个传感器，且构造成用以从至少一个所述储槽运送液体来与所述一个或多个传感器接触， 所述第一匣盒由多个构件形成，所述多个构件与彼此独立，但构造成与彼此可拆卸地联接，以便形成所述第一匣盒；以及
19. 拆卸所述第一匣盒中的至少一部分所述构件且形成第二匣盒，所述第二匣盒具有一个或多个储槽和一个或多个传感器，且构造成用以从至少一个所述储槽运送液体来与所述一个或多个传感器相接触， 形成的所述第二匣盒由多个构件构成，所述多个构件与彼此独立，但构造成与彼此可拆卸地联接，以便形成所述第二匣盒；以及
20. 所述第二匣盒包括来自于所述第一匣盒的一部分所述构件，但还包括不包括在所述第一匣盒中的构件。
全文摘要
一种装置包括多个构件，多个构件与彼此独立，但构造成与彼此可拆卸地联接，以便形成匣盒。其中一个构件为夹具，夹具构造成用以保持其它构件，使得它们联接在一起。匣盒具有一个或多个储槽、一个或多个作用腔室和一个或多个通道，通道构造成用以将储存在一个或多个储槽中的至少一个储槽中的液体运送至所述一个或多个作用腔室中。
文档编号C12Q1/00GK102858992SQ201180015148
公开日2013年1月2日 申请日期2011年1月22日 优先权日2010年1月23日
发明者J-J.高 申请人:吉恩弗路迪克斯公司