包括匣盒和流体芯片的用于细胞的光学检测的设备及其方法与流程
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年9月29日提交的美国临时申请号62/056,718的权益，该申请通过引用并入到本文中。
背景技术：
体液中的微观颗粒(诸如白细胞、细菌和病毒以及其他分析物(诸如蛋白质、酶和代谢物))的检测和量化在诊断和治疗损害人体健康的许多病症方面是重要的。例如，识别患者体内的cd4t细胞计数为医生提供患者的hiv感染状态的信息。健康护理提供者常常随时间推移而获取多个cd4t细胞计数以便确定疾病的发展和hiv治疗的有效性。下降的cd4t细胞计数指示hiv正在发展并损害免疫系统，而上升的cd4t细胞计数指示hiv治疗正在改变疾病的过程。
技术实现要素：
检测细胞的传统方法已包括流式细胞术作为用于实现高灵敏度和准确度的手段。现有技术要求复杂的基础设施和经过高度训练的人员。传统的流式细胞术系统由于此类系统的大小和成本而在很大程度上仍难以用于全球常规临床使用。另外，某些系统只能够分析一个类型的细胞或颗粒，限制了此类系统的有用性，特别是在资源贫乏环境和边远地区中。因此，本文提供的是与当前可用的技术相比提供较高的成本有效性、便携性以及可用性的匣盒、检测模块、系统以及工具套装。该细胞检测和分析系统是坚固的、便携的且紧凑的，允许在现场进行准确且灵敏的细胞样品分析。
在一个方面，本文公开了方法和包括匣盒的设备，所述匣盒包括：一个或多个外壳单元；流体芯片，其并入了一个或多个颗粒或细胞在所述流体芯片内流过的一个或多个微流体通道；并入在所述一个或多个外壳中的一个中的检测窗口，所述检测窗口可操作用于促进在所述检测窗口内流动的一个或多个颗粒或细胞的一个或多个图像的捕捉。在一些实施方式中，所述匣盒是一次性匣盒。在一些实施方式中，所述流体芯片还包括：基础层、第二层以及盖层；进口，样品通过所述进口被引入到所述微流体通道；出口，通过所述出口可以从所述流体芯片去除所述样品；以及位于所述出口附近的废料储存器，所述废料储存器可操作用于在所述样品已流过所述微流体芯片之后收集所述样品。
在一些实施方式中，所述匣盒包括基于毛细管力或表面张力来驱动流体流动的特征。在一些实施方式中，所述特征还支撑所述匣盒的整体结构，并且可以帮助过滤和准备被引入到所述匣盒中的所述样品。在一些实施方式中，所述流体芯片包括位于所述流体芯片内的支柱或支柱结构。在另一些实施方式中，所述流体芯片包括可选地采取定义几何或对称图案的图案化通道或者用以帮助将所述样品和试剂就地混合的室。在又一些实施方式中，所述流体芯片包括采取非对称图案的图案化通道。在又一些实施方式中，所述流体芯片还包括支柱与图案化通道的组合。
在一些实施方式中，所述匣盒包括基于机械力来驱动流体流动的特征。在另外的实施方式中，所述匣盒包括波纹管致动器，其驱动流体流动通过所述匣盒。在另外的实施方式中，所述波纹管致动器包括微步进马达。在另外的实施方式中，所述波纹管致动器包括微型泵致动器。在另外的实施方式中，所述波纹管致动器包括微型泵致动器驱动器。在另外的实施方式中，所述波纹管致动器帮助将所述样品和试剂就地混合。在另一些实施方式中，所述匣盒包括支柱、图案化通道以及用以驱动流体流动的一个或多个波纹管致动器的组合。
在一些实施方式中，所述流体芯片和检测窗口被并入在一个外壳单元中。在一些实施方式中，所述匣盒连接到检测模块，并且所述检测模块向用户呈现样品分析。在一些实施方式中，所述检测窗口和检测模块可操作用于应用多荧光检测。在一些实施方式中，样品准备被集成到所述匣盒中。在另外的实施方式中，将包括样品准备的匣盒放置于分离的模块中以进行样品处理。在一些实施方式中，样品准备模块包括用于装载至少一个或多个匣盒以进行样品处理的多个槽。然后将所述匣盒放置于分析物检测模块中以用于检测。在一些实施方式中，将样品准备并入到分离的设备中。在其他实施方式中，将样品准备设备和匣盒放置于外壳中并集成在一起。
在一些实施方式中，供应测试所需的所有试剂并密封在匣盒中。在另外的实施方式中，在所述芯片上将所述试剂干燥。在另外的实施方式中，所述试剂被冻干。在其他实施方式中，所述试剂被缓慢干燥。在另外的实施方式中，所述匣盒上的所述试剂具有0℃至40℃下至少12个月、10℃至40℃下至少12个月、10℃至30℃下至少12个月、20℃至30℃下至少12个月、10℃下至少12个月、20℃下至少12个月、30℃下至少12个月、40℃下至少12个月的保存期限。在另外的实施方式中，装置上的所述试剂在0℃与50℃之间波动的情况下具有至少48小时的保存期限。在一些实施方式中，所述匣盒保持200微升的最大容积。在其他实施方式中，所述匣盒保持100微升的最大容积。在另一些实施方式中，所述匣盒可以处理具有100微升的最大体积的样品。在又一些实施方式中，所述匣盒可以处理具有50微升的最大体积的样品。在另外的实施方式中，所述匣盒可以处理具有20微升至40微升的最大体积的样品。在一些实施方式中，所述匣盒需要最少2微升用于分析。在一些实施方式中，所述匣盒需要最少2微升至15微升用于分析。在一些实施方式中，所述匣盒需要最少2微升至10微升用于分析。在一些实施方式中，所述匣盒需要最少2微升至5微升用于分析。在一些实施方式中，所述匣盒具有用于计量待分析的血液的量的系统。
在一些实施方式中，所述计量系统并入了软件方法，其中随着细胞/颗粒被检测而测量细胞/颗粒速度。在检测之后，将随着其跨检测区域移动而跟踪其运动。给定测量的速度和微通道尺寸(宽度和深度)，嵌入式图像分析软件可以计算由检测系统处理的体积。在其他实施方式中，计量方法并入了基于硬件的方法。在一些实施方式中，在远离检测区域在下游的废料收集通道中放置两个光检测器。所述两个光检测器分开已知距离，其规定一定量的预定体积。一旦样品前面到达第一检测器，则嵌入式软件开始体积测量，并且当样品前面到达第二检测器时，其意味着已经处理并分析所述预定量的样品。所述的两个示例都可以准确地测量或计算在微流体设备上处理的样品体积。
在一些实施方式中，所述匣盒包括内部系统，该内部系统为每次测试提供质量控制和校准。在一些实施方式中，所述匣盒具有机械和光学标记以用于对准。在一些实施方式中，用唯一标识号来标记所述匣盒。
在另一方面，本文公开了检测模块，包括：光学成像系统；匣盒装载机构；波纹管致动器；以及互连板。在一些实施方式中，所述检测模块还包括：显示器；跟踪标签读取器；电源系统；输入/输出连接；处理单元；无线连接；以及存储或存储器。在一些实施方式中，所述检测模块还包括防滑握持表面。在一些实施方式中，所述互连板包括数据存储；输入/输出机构；以及软件。在另外的实施方式中，所述检测模块还包括电池。在一些实施方式中，所述电池是可再充电的。在另外的实施方式中，所述检测模块还包括键盘。在一些实施方式中，所述检测模块包括触摸屏。在一些实施方式中，所述检测模块在直射阳光下是可读的。在一些实施方式中，所述检测模块尺寸不超过24×13×8.5cm。在一些实施方式中，所述检测模块使用视觉和可听指示器来向用户传达测试何时完成或者已失败。在一些实施方式中，所述检测模块能够读取、显示以及存储日期、时间、操作员id、患者id、地点id、匣盒id、仪器id、绝对和/或％cd4t细胞计数、白血细胞计数以及质量控制状态及其组合。在一些实施方式中，所述检测模块可以被中央数据中心禁用。在一些实施方式中，所述软件在显示、存储以及发送患者数据时保持相当于政府规章标准的隐私标准，例如hipaa或hl-7。在一些实施方式中，可以从远程服务器更新或升级所述检测模块的软件。在一些实施方式中，所述检测模块可以使用输入/输出连接而连接到计算机。在一些实施方式中，所述输入/输出连接是通过usb端口。在一些实施方式中，所述检测模块能够接受可替换sim卡。在一些实施方式中，所述检测模块能够读取跟踪标签、条形码或者接受通过键盘或触摸屏手动地录入的信息。
在另一方面，本文公开了细胞和颗粒检测和分析系统，包括：匣盒，其包含并入了微流体通道的流体芯片，该微流体通道可操作用于一个或多个细胞或颗粒在所述微流体通道内流动；检测模块，其可操作用于捕捉在所述流体芯片内流动的所述一个或多个细胞或颗粒的一个或多个图像。在一些实施方式中，所述流体芯片并入了检测区，并且所述检测模块可操作用于通过检测窗口来捕捉在所述流体芯片内流动的一个或多个细胞或颗粒的图像。在一些实施方式中，所述光学源是位于流体芯片以上或以下的光源。在一些实施方式中，所述检测模块并入了cmos检测器或ccd检测器。在一些实施方式中，所述系统对手指刺血样品、足跟刺血样品或者使用vacutainer管收集的血液进行操作。在一些实施方式中，系统提供定量绝对cd4t细胞、白血细胞计数以及％cd4t细胞测量结果及其组合。在一些实施方式中，所述系统在每微升50至3000细胞的范围内实现＞90％的准确度。在一些实施方式中，所述系统在每微升100至1000细胞的范围内实现＞90％的准确度。在一些实施方式中，所述系统在每个芯片中包含内部质量控制和校准机构。在一些实施方式中，所述检测模块并入了图像分析程序，所述图像分析程序可操作用于分析由所述检测模块捕捉的所述一个或多个图像以产生分析结果。在另外的实施方式中，所述图像分析程序产生诊断结果。在一些实施方式中，所述系统是坚固的。在一些实施方式中，所述系统是便携式的。在一些实施方式中，可以将所述流体芯片、光学源以及检测模块并入在单个外壳内。在一些实施方式中，所述系统能够在8小时时段内执行至少24次测试。在一些实施方式中，所述系统在以下情况下不报告测试：所述外壳中存在不足的血液量；在样品中检测到气泡；光学检测器过热；存在不足以执行完整测试的电力；或者测试是用过期的匣盒运行的。在一些实施方式中，所述系统耐受：5℃与50℃之间的运输；5℃与30℃之间的存储；以及用于操作、运输或存储的10-95％的非冷凝湿度范围。在一些实施方式中，系统能够无线地或者使用输入/输出连接而与打印机通信。在一些实施方式中，所述输入/输出连接是通过usb端口。在一些实施方式中，所述系统提供以下可追溯性：测试程序到用户id；以及结果到测试id到患者id到匣盒id。在一些实施方式中，所述系统可操作用于拍摄分析室内部的样品的静态光学图像。
在另一方面，本文公开了通过包括以下步骤的过程制备的产品：向包含流体芯片的匣盒引入一个或多个细胞或颗粒的样品；使样品流过所述流体芯片内的微流体通道；以及操作检测模块以分析在所述流体芯片内流动的所述样品。在一些实施方式中，用所述过程制备产品还包括以下步骤：检测器模块操作检测器以捕捉流过所述流体芯片的检测窗口剖面的样品的一个或多个图像；检测模块操作图像分析程序以分析所述一个或多个图像；以及所述图像分析程序生成关于所述样品的结果。在另外的实施方式中，用所述过程制备产品还包括图像分析程序生成关于所述样品的诊断结果的步骤。在一些实施方式中，用所述过程制备产品还包括检测模块应用一个或多个计算以及一个或多个算法来分析所述样品的步骤。在一些实施方式中，用所述过程制备产品还包括步骤：创建便携式系统，其包括如本文公开的匣盒，该匣盒并入了流体芯片和光学成像模块；以及用户将包括所述匣盒的所述便携式系统携带至各种位置以执行细胞或颗粒物检测和分析。在另外的实施方式中，用所述过程制备产品还包括步骤：携带包括如本文公开的匣盒的便携式设备以在以下各项中的一个或多个中执行细胞检测和分析：一个或多个远程位置；一个或多个正在开发的位置；一个或多个已开发位置。在一些实施方式中，用所述过程制备产品还包括存储细胞样品的分析的步骤。
在另一方面，本文描述了细胞或颗粒检测和分析的过程，包括向包含流体芯片的匣盒引入一个或多个细胞或颗粒的样品；使样品流过所述流体芯片内的微流体通道；以及检测模块，其用以分析在所述流体芯片内流动的所述样品。在一些实施方式中，所述过程还包括操作检测器以捕捉流过所述流体芯片的检测窗口剖面的细胞样品的一个或多个图像；检测模块操作图像分析程序以分析所述一个或多个图像；以及图像分析程序生成关于所述细胞样品的细胞分析结果。在另外的实施方式中，所述过程还包括图像分析程序生成关于所述细胞样品的结果。在另外的实施方式中，所述过程还包括检测模块应用一个或多个计算以及一个或多个算法来分析所述细胞样品。在另外的实施方式中，所述过程还包括创建并入了流体芯片和光学成像模块的便携式匣盒；以及用户将所述便携式匣盒携带至各种位置以执行细胞检测和分析。在另外的实施方式中，所述过程还包括携带所述便携式匣盒以在以下各项中的一个或多个中执行细胞检测和分析：一个或多个远程位置；一个或多个正在开发的位置；一个或多个已开发的位置。在另外的实施方式中，所述过程还包括存储所述细胞样品的分析的步骤。
在另一方面，本文公开了工具套装，其包括一个或多个匣盒；一个或多个刺血针；以及一个或多个毛细管或移液管。在一些实施方式中，所述工具套装还包括检测模块。在一些实施方式中，所述工具套装的所述毛细管或移液管被标记，从而确保正确量的血液被收集并转移至一次性外壳。在一些实施方式中，所述工具套装的所述毛细管或移液管是抗凝的。在一些实施方式中，所述工具套装的所述毛细管被用edta处理。
援引并入
在本说明书中提到的所有出版物、专利以及专利申请被通过引用并入到本文中，其程度如同每个单独的出版物、专利或专利申请被具体地且单独地指示为被通过引用而并入一样。
附图说明
在所附权利要求中特别地阐述了本文公开的方法和设备的新颖特征。通过参考阐述其中利用本发明的原理的说明性实施方式的以下详细描述和附图，将获得对本发明的特征和优点的更好理解，在附图中：
图1示出了光学成像系统配置的非限制性示例，其中，光源指向一次性匣盒的(a)顶部边缘或(b)底部边缘。
图2示出了一个实施方式的非限制性示例，包括涉及手持式设备时的光学成像系统和匣盒。
图3示出了并入在两个或更多个匣盒(例如分析匣盒和匣盒)内的组件的非限制性示例。
图4示出了流体芯片的组件的非限制性示例。
图5示出了(a)微流体芯片、(b)具有细胞检测和分析微芯片的放大图的非限制性示例，特别地示出了支柱。
图6示出了提供了在流式细胞仪和原型设备上执行的测试的结果的比较的表的非限制性示例。
图7示出了提供了在流式细胞仪和原型设备上执行的测试的结果的比较的线性测试的非限制性示例。
图8示出了在连续时间点处捕捉的一系列图像的非限制性示例。t＝0表示图像的开始(0秒)，并且t＝1、t＝2、t＝3、t＝4、t＝5分别地指示1秒、2秒、3秒、4秒和5秒。
图9示出了分析室内部的细胞或颗粒物移动的非限制性示例。
图10示出了由ccd检测器生成的图像的组合集合的非限制性示例。
图11示出了由光学成像系统检测器在以下各项下捕捉的图像的非限制性示例：(a)50ms曝光；s/b3/2；(b)25ms曝光，s/b1300/900；(c)15ms曝光，s/b750/550；(d)10ms曝光，s/b695/500。
图12示出了以下各项的非限制性示例：(a)作为流动速度的样品的流体流速，以及(b)每圈时间的样品的填充时间。
图13示出了多色荧光检测的非限制性示例，其中，每个滤波器提供色彩检测功能性。
图14示出了由并入了在光学成像系统中并排放置在一起的两个半月形光学滤波器的实施方式捕捉的双色荧光图像的非限制性示例。
图15示出了两个半月形滤波器的透射谱的非限制性示例。
图16示出了根据本文公开的方法和实施方式的匣盒的非限制性示例。
图17示出了根据本文公开的方法和实施方式的匣盒的非限制性示例。
图18示出了根据本文公开的方法和实施方式的匣盒的非限制性示例。
图19示出了根据本文公开的方法和实施方式的匣盒和外壳的非限制性示例。
图20示出了根据本文公开的方法和实施方式的匣盒和外壳的非限制性示例。
图21示出了根据本文公开的方法和实施方式的匣盒的非限制性示例，其具有关于端口密封柱塞的进一步细节。
图22示出了根据本文公开的方法和实施方式的匣盒的非限制性示例，其具有关于并入用于通过匣盒的流体移动的波纹管柱塞的进一步细节。
图23示出了根据本文公开的方法和实施方式的匣盒的非限制性示例，其具有关于并入在匣盒的检测窗口以下或下面的检测模块的物镜的进一步细节。
图24示出了被并入到匣盒中的塞子的非限制性示例。塞子可操作地维持匣盒内的压力以帮助流体移动。塞子可以可选地并入用于与样品混合的试剂(“圆锥形试剂表面”)。
图25示出了匣盒装载机构的非限制性示例，其包括凸轮组装件、柱塞组装件以及门。
图26示出了检测模块的非限制性示例，其包括光学成像系统的可选配置。
具体实施方式
流式细胞术是在颗粒检测和识别领域中使用的技术。通常，流式细胞术仪器要求复杂的基础设施和经过高度训练的人员。流式细胞术在临床中的使用由于此类系统的大小和成本而受限。本文描述的匣盒、检测模块、系统以及工具套装的优点包括但不限于提供更简单、更紧凑、有成本效益且便携式的颗粒物检测和分析系统。本文描述的匣盒、检测模块、系统以及工具套装的更多优点包括使样品在检测模块之上流动，这允许检测模块保持在相同位置处，排除了芯片、样品或滤波器的必需的重定位。本文描述的匣盒、检测模块、系统以及工具套装的更多优点包括减少的颗粒物成块、用以分析许多不同类型的颗粒物的缩放能力以及持续的图像捕捉能力。
在某些实施方式中，本文描述了一种用于细胞或微粒物检测和分析的匣盒，包括：一个或多个外壳单元；流体芯片，其并入了样品的一个或多个细胞或颗粒在流体芯片内流过的微流体通道；并入在一个或多个外壳中的一个中的检测窗口，该检测窗口可操作用于促进在检测区内流动的一个或多个细胞或颗粒的一个或多个图像的捕捉。
在某些实施方式中，本文还描述了检测模块，其包括：光学成像系统；匣盒装载机构；波纹管致动器以及互连板。
在某些实施方式中，本文还描述了细胞或颗粒检测和分析系统，其包括：匣盒，该匣盒包含流体芯片，该流体芯片并入了可操作用于一个或多个细胞或颗粒在微流体通道内流动的微流体通道；检测模块，其可操作用于捕捉在流体芯片内流动的一个或多个细胞或颗粒的一个或多个图像。
在某些实施方式中，本文还描述了细胞或颗粒检测和分析的过程，包括步骤：向包含流体芯片的匣盒引入一个或多个细胞或颗粒的样品；使样品流过流体芯片内的微流体通道；以及检测模块，其用以分析在流体芯片内流动的样品。
在某些实施方式中，本文还描述了工具套装，其包括一个或多个匣盒；一个或多个刺血针；以及用于样品收集的一个或多个毛细管。
特定定义
除非另外定义，本文使用的所有技术术语具有与本发明所属领域的技术人员一般地理解的相同意义。如在本说明书和所附权利要求中使用的单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数参考，除非上下文另外清楚地指明。本文对“或”的任何提及涵盖“和/或”，除非另外说明。
分析
在一些实施方式中，本文描述的设备、匣盒、检测模块、系统以及工具套装包括细胞和颗粒检测和分析。在另外的实施方式中，“细胞”或“多个细胞”可以包括所有类型的细胞材料，包括但不限于人类细胞，例如白血细胞、全血细胞、淋巴细胞和源自于人类的其他细胞、动物细胞、微生物细胞，包括但不限于细菌、真菌或病毒细胞。在一些实施方式中，“颗粒”可以包括所有的有机和无机颗粒和微粒物物质，其具有不同的形状、大小、化学和生物改性，包括但不限于细胞碎屑、细胞膜、细胞器、合成珠或颗粒以及其他颗粒或颗粒物或其组合。在另外的实施方式中，颗粒可以包括有机化合物，诸如但不限于蛋白质、酶、代谢物、维生素、碳水化合物和/或脂肪。在另外的实施方式中，颗粒可以包括药物或其他药品。在另外的实施方式中，颗粒可以包括过敏原，诸如但不限于花粉、孢子、灰尘以及头皮屑。
在另外的实施方式中，本文描述的细胞或颗粒检测和分析设备、系统和方法可操作用于实现白血细胞分析。在一些实施方式中，本文公开的细胞和颗粒样品检测和分析设备和方法可操作用于检测hiv、乙型肝炎、丙型肝炎、梅毒、脓毒病、疟疾以及其他指征或疾病。在其他实施方式中，本文公开的细胞和颗粒样品检测和分析设备和方法能够检测食物和水传病原体。在又一些实施方式中，本文公开的细胞和颗粒样品检测和分析设备和方法能够将用于hiv/aids的肌酸酐和病毒载量进行量化。在又一些实施方式中，本文公开的细胞检测和分析设备和方法可操作用于实现cd4t细胞分析和计数。在另外的实施方式中，本文描述的细胞和颗粒样品检测和分析设备、系统和方法可以可操作用于实现其他类型的分析和计数，例如cd3、cd8、cd64、cd4或cd45细胞的分析和计数。并且，在一些实施方式中，本文描述的匣盒、检测模块、系统和工具套装可以可操作用于对具有从约1微米至100微米直径的大小的细胞或颗粒进行跟踪和计数。在另外的实施方式中，颗粒可以是亚微型的。在各种实施方式中，细胞或颗粒可以小于10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米或100微米。在又一些实施方式中，细胞或颗粒可以大于1微米、10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米或100微米。
在一些实施方式中，样品包括体液、全血、血液、血清、血浆、脑脊髓液、身体组织、尿液或唾液、痰、水、乳或其他流体样品。在其他实施方式中，样品来自人类、动物、植物、昆虫或细胞培养物。在其他实施方式中，样品来自食物、饮料、生长培养基、环境样品、液体、水或其组合。
外壳单元
在一些实施方式中，本文描述的设备、匣盒、检测模块、系统和工具套装包括外壳单元或其使用。在另外的实施方式中，外壳单元由任何适当的外壳材料形成，例如但不限于塑料或金属材料或其组合。在另外的实施方式中，外壳的大小和形状可以随着匣盒的配置而改变。
流体芯片
在一些实施方式中，本文描述的设备、匣盒、检测模块、系统以及工具套装包括流体芯片或其使用。在另外的实施方式中，流体芯片可以是流体匣盒、微流体匣盒、微流体芯片或一些其他可适用元件。在又一些实施方式中，流体芯片可以包含基础层、第二层以及盖层。在其他实施方式中，流体芯片可以包含基础层和盖层。在一些实施方式中，基础层可以并入流体结构，例如但不限于以su-8负性光致抗蚀剂、塑料、丙烯酸或聚合物材料限定的结构。在另外的实施方式中，可以使用光刻技术对流体通道进行图案化，使得沉积步骤可以包括旋涂和干燥技术或者热压印/注塑成型。在其他实施方式中，基础层可以具有范围从1mm至300mm的长度和范围从1mm至200mm的宽度。在一些实施方式中，基础层可以包括玻璃、聚合物、金属、半导体材料(诸如硅)或其组合。在又一些实施方式中，基础层可以是完全固化的。在一些实施方式中，可以用与用来沉积基础层的相同步骤来沉积第二层。在另外的实施方式中，可以对第二层进行进一步图案化，诸如但不限于通过光掩模来曝光。在一些实施方式中，第二层可以具有范围从1mm至300mm的长度和范围从1mm-200mm的宽度。在其他实施方式中，第二层可以包括玻璃、聚合物、光致抗蚀剂或其混合物。在一些实施方式中，盖层可以由各种材料制成，诸如但不限于塑料丙烯酸。在另外的实施方式中，盖层可以是用机械钻孔沉积以形成进口和出口的部分固化su-8光致抗蚀剂层。在一些实施方式中，包括用以保护流体匣盒的外壳。在其他实施方式中，外壳可以是使用注塑成型过程由聚合物材料(诸如塑料丙烯酸)制成的。在一些实施方式中，外壳还允许容易用于用户处理匣盒。
在一些实施方式中，流体芯片可以并入一个或多个区，诸如样品装载隔室、混合室、流体通道以及分析室。在另外的实施方式中，流体芯片可以包含样品装载隔室，在该样品装载隔室中用移液管将样品转移到端口。在另外的实施方式中，用edta来处理样品装载隔室。在另外的实施方式中，用肝素或其他阻凝剂来处理样品装载隔室。在一些实施方式中，匣盒容纳例如使用移液管收集的来自手指刺血样品。在一些实施方式中，将使用移液管将从约1微升至约100微升、从约1微升至约50微升、从约1微升至约25微升、从约1微升、从约5微升、从约10微升、从约15微升、从约20微升、从约25微升、从约30微升、从约35微升、从约40微升、从约45微升、从约50微升、从约55微升、从约60微升、从约65微升、从约70微升、从约75微升、从约80微升、从约85微升、从约90微升、从约95微升、从约100微升转移到微流体匣盒。在另一实施方式中，微流体匣盒可以具有样品收集端口，其中可以直接地收集例如来自手指刺血样品并装载到匣盒上。
在又一些实施方式中，样品装载隔室要求盖、塞子或密封。在一些实施方式中，样品装载隔室包括如在pct/ep2014/064290中公开的盖、塞子或密封，该pct/ep2014/064290被整体地并入到本文中。在又一些实施方式中，样品装载隔室被气密密封。在又一些实施方式中，流体芯片可以包含混合室，其中可以将样品与试剂混合。在又一些实施方式中，混合室可以包含缓慢干燥或冷冻干燥的试剂。在另外的实施方式中，试剂被冻干。在又一些实施方式中，盖、塞子或密封可以被涂敷或者可以包含试剂以便在匣盒内就地混合。在又一些实施方式中，混合室可以包含荧光标记抗体。在一些实施方式中，混合室可以包含涂敷到珠(bead)上的抗体。在另一些实施方式中，涂敷到珠上的抗体可以被荧光标记。在又一些实施方式中，混合室是被动式流体混合器，并且可以包含在准备室或分析室内。在又一些实施方式中，可以使用波纹管致动系统将混合室内的流体混合。
在一些实施方式中，流体芯片可以包含流体信道，其中，该通道可以包括可以被设计成产生细胞或颗粒的层流的窄探询区域。在另外的实施方式中，流体芯片可以包含多个微流体通道。在一些实施方式中，流体通道探询区域可以小于1500微米、小于1200、小于900微米、小于800微米、小于700微米、小于600微米、小于500微米、小于400微米、小于300微米、小于200微米或小于100微米宽。在其他实施方式中，流体通道探询区域可以是从约400微米至约1000微米宽。在另一些实施方式中，流体通道探询区域可以是从约500微米至约700微米宽。在又一些实施方式中，流体通道探询区域可以是100微米至1000微米宽。在一些实施方式中，流体通道探询区域可以是600微米宽。在其他实施方式中，流体通道探询区域可以小于2000微米、小于1800微米、小于1600微米、小于1500微米、小于1400微米、小于1300微米、小于1200微米、小于1100微米、小于1000微米、小于800微米、小于600微米长。在一些实施方式中，流体通道探询区域可以是从约800微米至约1600微米长。在另一些实施方式中，流体通道探询区域可以是从约1000微米至约1400微米长。在另外的实施方式中，探询区域可以是近似1-50微米、小于10微米、小于20微米、小于30微米、小于40微米或小于50微米深。在另一些实施方式中，探询区域可以是大于10微米、大于20微米、大于30微米、大于40微米或大于50微米深。在又一些实施方式中，流体通道探询区域。在另外的实施方式中，探询区域可以由检测模块的大小来限定。
在一些实施方式中，微流体通道可以包括一个或多个支柱。在另外的实施方式中，微流体通道支柱可以是各种大小和/或各种形状的，包括但不限于正方形、圆形、矩形或六边形。在一些实施方式中，支柱可以是玻璃、聚合物、光致抗蚀剂或其组合。在其他实施方式中，微流体通道支柱可以以规则的均匀间隔位于通道内，或者可以是随机间隔的。在另外的实施方式中，支柱在宽度方面可以是1-200微米，包括小于10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、110微米、120微米、130微米、140微米、150微米、160微米、170微米、180微米、190微米或200微米宽的支柱，包括其中的任何宽度。在另一些实施方式中，支柱可以是大于1微米、10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、110微米、120微米、130微米、140微米、150微米、160微米、170微米、180微米、190微米或200微米宽的，包括其中的任何宽度。支柱可以具有不同的高度以将芯片的层分离。支柱可以用来避免细胞或颗粒结块。在一些实施方式中，支柱被用来将细胞或微粒物大小分离和/或驱动流体在流体通道和混合通道中流动。
在一些实施方式中，微流体通道可以是图案化通道。在另外的实施方式中，图案可以是曲线图案。在另外的实施方式中，图案可以是笔直图案。在另外的实施方式中，图案可以是蛇形图案。在另外的实施方式中，图案可以是曲折图案。在另外的实施方式中，图案可以是“u”形图案。在另外的实施方式中，图案可以是“w”形图案。在另外的实施方式中，图案可以是“c”形图案。在另外的实施方式中，图案可以是微脉管图案。在另外的实施方式中，图案可以是z形图案。在另外的实施方式中，图案可以是几何图案。
在一些实施方式中，微流体通道可以采取各种几何或图案化形状的形式。在另外的实施方式中，微流体通道可以是圆柱形通道。在另外的实施方式中，微流体通道可以是椭圆形的。在另外的实施方式中，微流体通道可以是三角形的。在另外的实施方式中，微流体通道可以是正方形的。在另外的实施方式中，微流体通道可以是矩形的。在另外的实施方式中，微流体通道可以是梭状的。在另外的实施方式中，微流体通道可以是不规则形状的。在另外的实施方式中，微流体通道可以是自定义形状的。在另外的实施方式中，微流体通道可以是“v”形的。
在一些实施方式中，流体芯片可以包含分析室，其中，样品移动进入并充满分析室。在另外的实施方式中，一旦整个样品已进入分析室或者在样品进入分析室之前，可以填充到分析室中的样品进入。在另外的实施方式中，分析室可以触发检测模块中的光学检测器开始捕捉图像。在另一些实施方式中，一旦整个分析室被完全填充，则光学检测器的图像捕捉过程可以停止，并且继而可以将捕捉的图像进行组合以用于分析。
在一些实施方式中，流体芯片可以包括样品引入进口、样品准备室、颗粒分析室、检测窗口以及废料储存器。在另外的实施方式中，连接了进口和室，使得引入进口被连接到准备室，使得被引入到匣盒的细胞或颗粒可以从引入进口通过准备室流到分析室并通过分析室流到废料储存器。在另一些实施方式中，可以并入如在ep2437890中公开的废料储存器，该ep2437890被整体地并入到本文中。在又一些实施方式中，废料室被连接到准备室。在又一些实施方式中，可以通过去除废料储存器来处理掉废料储存器中收集的细胞或颗粒。在又一些实施方式中，废料储存器是可重附着的。在另外的实施方式中，废料储存器可以包含一次性容器。在另一些实施方式中，废料储存器本身是一次性的。在又一些实施方式中，可以在不拆卸废料储存器的情况下从废料储存器去除细胞或颗粒，例如但不限于样品的冲洗或吸出。
在一些实施方式中，流体芯片内的流体的流动可以是由毛细管力驱动的。在一些实施方式中，流体芯片内的流体的流动可以是由机械力驱动的。在另外的实施方式中，流体芯片内的流体的流动可以是由波纹管致动器驱动的。在另外的实施方式中，流体芯片内的流体的流动可以是层流。在另外的实施方式中，流体芯片可以是一次性的。在另一些实施方式中，流体芯片可以由玻璃或聚合物基底制成，诸如但不限于塑料丙烯酸。在又一些实施方式中，流体芯片可以是由热压印或注塑成型技术制成的。在一些实施方式中，流体芯片可以是使用光刻技术制造的。
检测窗口
在一些实施方式中，本文描述的匣盒、检测模块、系统以及工具套装包括检测窗口或其使用。在另外的实施方式中，检测窗口允许光学检测器捕捉流入或流过分析室的细胞或颗粒的图像。在另一些实施方式中，检测窗口可以由一个或多个光学滤波器构成；在这里，可以将光学滤波器粘附到检测窗口的顶面，或者可以在可以位于窗口剖面前面的独立透明光学元件上提供涂层，或者将滤波器放置在检测器前面。在一些实施方式中，透明窗口可以由具有优良光学性质的材料(诸如透明聚合物或玻璃)制成。在其他实施方式中，不存在与滤波器相关联的放大因数。在另一些实施方式中，滤波器是荧光发射滤波器。在一些实施方式中，发射滤波器的范围是585/40nm、670/40nm、650长通滤波器或708/75nm。在一些实施方式中，检测窗口可以位于一次性匣盒的一部分的下面、上方或上面或者整个匣盒的下面、上方或上面。在另一些实施方式中，检测窗口可以并入相同色彩的光学滤波器两次或更多次。这可以用于在细胞样品经过检测窗口时计算平均值。在另外的实施方式中，检测通道可以通过检测窗口。可以向检测窗口添加附加滤波器以检测其他发射波长从而实现多个荧光波长的同时检测。
检测模块和光学检测器
在一些实施方式中，本文描述的设备、匣盒、系统以及工具套装包括检测模块或其使用。在另外的实施方式中，检测模块可以可选地包括光学成像系统、匣盒装载机构、处理单元、波纹管致动器、互连板、电源系统和/或显示器。
光学成像系统
在一些实施方式中，本文描述的匣盒、检测模块、系统以及工具套装包括光学成像系统或其使用。在另外的实施方式中，光学成像系统可以包括光学源、光学检测器以及透镜组件。在一些实施方式中，检测模块可以包括与光学检测器集成的自由空间。在另外的实施方式中，检测模块可以包括自由空间光学滤波器。在另一些实施方式中，检测模块可以包括一个或多个集成检测器。在一些实施方式中，组件是独立设备或仪器。在另一些实施方式中，检测系统可以可选地包括光学透镜。例如，在一些实施方式中，在没有集成或优化的情况下机械地组装ccd/cmos相机、显微镜物镜、光源以及滤波器。在另外的实施方式中，光学成像系统可以可选地包括反射镜。在另一些实施方式中，反射镜可以由熔融二氧化硅和铝构成。在一些实施方式中，光学成像系统可以可选地包括光电二极管。
在另外的实施方式中，光学成像系统可以不包括任何移动组件，诸如但不限于滤光轮和旋转台。在一些实施方式中，光学成像系统可以捕捉一个或多个静态光学图像。
光学源
在一些实施方式中，本文描述的匣盒、检测模块、系统以及工具套装包括光学源或其使用。在另外的实施方式中，光学源可以是光照明源。在一些实施方式中，光照明源可以是激光二极管或发光二极管设备。在另一些实施方式中，光源可以是光纤光源。在另外的实施方式中，光纤光源可以包括光导。在另一些实施方式中，光学源可以是与光学源耦接或者以其他方式连接到光学源的自由空间或者光纤/光导。在又一些实施方式中，光学源可以位于匣盒之上或下面，但不限于这两个位置。在一些实施方式中，光学源还可以包括可以集成在光纤/光导中的自由空间光学滤波器和/或布拉格光栅滤波器。在另外的实施方式中，光学源可以包括光学检测器。在另一些实施方式中，光学的光输送可以涂敷激励滤波器。
光学检测器
在另外的实施方式中，检测模块可以是可以包括光学检测器的图像获取和分析模块。在另一些实施方式中，光学检测器可以是各种类型的，例如电荷耦合器件(ccd)图像传感器或互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器。在另一些实施方式中，ccd或cmos传感器可以具有0.5mm或以下、1mm或以下、2mm或以下、3mm或以下、4mm或以下、5mm或以下、6mm或以下、7mm或以下、8mm或以下、9mm或以下、10mm或以下、15mm或以下、20mm或以下、30mm或以下、40mm或以下、50mm或以下、60mm或以下、70mm或以下、80mm或以下、90mm或以下或者100mm或以下的主动式感测区对角线宽度。在又一些实施方式中，ccd或cmos传感器可以具有0.5mm或以上、1mm或以上、2mm或以上、3mm或以上、4mm或以上、5mm或以上、6mm或以上、7mm或以上、8mm或以上、9mm或以上、10mm或以上、15mm或以上、20mm或以上、30mm或以上、40mm或以上、50mm或以上、60mm或以上、70mm或以上、80mm或以上、90mm或以上或者100mm或以上的主动感测区对角线宽度。在另外的实施方式中，光学检测器可以拥至少1兆像素、至少2兆像素、至少3兆像素、至少4兆像素、至少5兆像素、至少6兆像素、至少7兆像素、至少8兆像素、至少9兆像素、至少10兆像素或以上的分辨率。在又一些实施方式中，ccd传感器可以采用3mm×0.5mm矩形传感器的尺寸，或者ccd传感器可以具有约10.2mm×8.3mm的主动检测区。在又一些实施方式中，ccd传感器可以是但不限于ccd相机，诸如pixelflyusb。在一些实施方式中，光学检测器可以随时间推移、以规则或不规则间隔捕捉光学图像。在一些实施方式中，光学检测器涂敷有一个或多个发射滤波器，其中，涂层可以是直接涂层或者是可以位于流体芯片的窗口剖面的前面的独立光学元件。在另一些实施方式中，光学检测器可以在单个窗口中并入多个发射滤波器。在一些实施方式中，滤波器形状是圆形、半月形、矩形或正方形的。在另一些实施方式中，光学检测器可以包括一个或多个二向色滤波器。在一些实施方式中，检测区域被分离成用以检测荧光的两个子区域。在另外的实施方式中，光学检测器可以不包括发射滤波器或任何二向色镜。在另一些实施方式中，光学检测器可以包含用于荧光发射收集的光学滤波器，包括但不限于长波通过、宽带、585/40、670/40以及708/75滤波器。在又一些实施方式中，光学检测器可以包含定制设计的发射滤波器。在另外的实施方式中，可以将光学检测器进一步分割成多个小子区域，并且每个子区域可以涂敷有光学滤波器。在另外的实施方式中，由于光学滤波器，每个子区域可以检测或者以其他方式突出显示一个特定色彩或荧光染料。在另一些实施方式中，可以将两个或更多个独立荧光图像叠加，以创建多色荧光细胞仪系统。
透镜
在一些实施方式中，光学成像系统可以包括透镜。在另外的实施方式中，透镜是放大透镜，例如三元件伸缩5x、7x、10x、20x或其他适当光学透镜或者其他透镜。在另一些实施方式中，透镜是成品显微镜物镜。在又一些实施方式中，透镜可以是显微镜物镜，诸如但不限于4xna0.1物镜、10xna0.25物镜、10xna0.30物镜或其他适当的物镜配置。在又一些实施方式中，透镜可以位于一次性匣盒之上或下面。在另外的实施方式中，透镜可以是光学透镜管组装件。放大透镜可以将目标细胞或颗粒放大，并且可以将这些细胞或颗粒投影到光学检测器上。
匣盒装载机构
在一些实施方式中，本文描述的设备、匣盒、检测模块、系统以及工具套装包括匣盒装载机构。在一些实施方式中，匣盒装载机构可以包括滑动参考销。在其他实施方式中，匣盒装载机构可以包括旋转凸轮轴。在另一些实施方式中，匣盒装载机构可以包括线性凸轮。在一些实施方式中，匣盒装载机构包括两个柱塞。在另外的实施方式中，柱塞设计有平行刀片机构。在另一些实施方式中，柱塞包括不锈钢参考滚珠。在又一些实施方式中，柱塞机构可以包括波形垫圈。在另外的实施方式中，匣盒装载机构可以包括用于手指接近的开口。在一些实施方式中，匣盒装载机构可以包括门。在另外的实施方式中，门可以经由例如但不限于衬垫机构被密封。在另外的实施方式中，匣盒装载机构可以将流体芯片垂直地或水平地定位，但不限于这两个位置。
波纹管致动器
在一些实施方式中，本文描述的设备、匣盒、检测模块、系统以及工具套装包括波纹管致动器。在另外的实施方式中，波纹管致动器包括微型步进马达。在另外的实施方式中，波纹管致动器包括微型泵致动器。在另外的实施方式中，微型泵致动器可以包括机械和/或非机械微型泵。在另外的实施方式中，微型泵可以是但不限于磁流体动力微型泵、电流体动力微型泵、电渗微型泵、dc电渗微型泵、ac电渗微型泵、电润湿微型泵、气泡式微型泵或电化学微型泵。在另外的实施方式中，微型泵致动器可以是但不限于静电、压电、热力气动、形状记忆合金、双金属、离子导电聚合物膜或电磁致动方法。
在一些实施方式中，波纹管致动器包括微型泵致动器驱动器。在另外的实施方式中，微型泵致动器驱动器被连接到互连板。在另外的实施方式中，微型泵致动器驱动器可以通过以下方式连接到互连板：内置集成电路(i2c)、用户识别模块(sim)、通用串行总线(usb)、ads、通用输入/输出(gpio)、闪速led输出、安全数字输入/输出(sdio)、高速芯片间(hsic)、脉宽调制(pwm)、脉冲编码调制(pcm)、串行外围接口(spi)、控制器区域网(can)、txburst指示器或者
互连板
在一些实施方式中，本文描述的设备、匣盒、检测模块、系统以及工具套装包括互连板。在一些实施方式中，互连板可以包括模块上计算机(com)、模块上系统(som)和/或片上系统(soc)。在另外的实施方式中，com、som和/或soc可以通过以下方式连接到系统组件：内部集成电路(i2c)、用户识别模块(sim)、通用串行总线(usb)、ads、通用输入/输出(gpio)、闪速led输出、安全数字输入/输出(sdio)、高速芯片间(hsic)、脉宽调制(pwm)、脉冲编码调制(pcm)、串行外围接口(spi)、控制器区域网(can)、txburst指示器或
在一些实施方式中，com、som和/或soc可以拥有至少1mb、至少10mb、至少100mb、至少1000mb、至少1gb、至少10gb、至少100gb或至少1tb的存储器存储。在另外的实施方式中，com、som和/或soc可以拥有至少1mb、至少10mb、至少100mb、至少1000mb、至少1gb、至少10gb或至少100gb的随机存取存储器。
在一些实施方式中，互连板包括用于系统监测的供应物。在另外的实施方式中，系统监测可以传达激光温度。在另外的实施方式中，系统监测可以传达激光功率。在另外的实施方式中，系统监测可以传达系统温度。在另外的实施方式中，系统监测可以包括互连板上的状态led。在另外的实施方式中，系统监测可以包括用以指示设备被供电的led。在另外的实施方式中，系统监测可以包括在本文描述的设备、匣盒、检测模块、系统或工具套装外部的状态led。在另外的实施方式中，系统监测可以包括互连板上的自振动压电式蜂鸣器。在另外的实施方式中，系统监测可以包括实时时钟。在另外的实施方式中，时钟具有备用电池，因此即使当设备不在操作中时其也追踪时间。
软件
在一些实施方式中，本文描述的匣盒、检测模块、系统以及工具套装包括软件或其使用。在一些实施方式中，软件位于互连板上。在其他实施方式中，软件位于外部计算机上。在另外的实施方式中，软件可以是图像分析程序。在另外的实施方式中，图像分析程序可以利用由光学检测器捕捉的图像。在另外的实施方式中，图像分析程序可以用于检测样品中的强度水平。在另外的实施方式中，图像分析程序可以用于分析和处理获取的光学图像以进行颗粒和细胞检测和枚举。在另外的实施方式中，图像分析程序包括算法，并且该算法可以应用于任何数目的特性，包括但不限于流过检测窗口的细胞或颗粒的运动分析或者整个样品的统计数据。在另一些实施方式中，图像分析程序包括二相分析，通过该二相分析，第一步骤包括收集在指定时间段期间生成的图像集合，并且第二步骤包括将图像作为群组来收集和分析。在又一些实施方式中，图像分析在细胞或颗粒通过检测窗口时实时地发生；在本实施方式中，不需要在开始分析步骤之前收集图像集合。在一些实施方式中，图像分析程序被配置用于实现复用分析。在另外的实施方式中，图像分析程序可以通过虚拟边界框的方式来跟踪荧光标记对象的位置，由此，可以通过成像分析程序来识别和记录每个细胞或颗粒的最小和最大x和y坐标。在另外的实施方式中，图像分析程序可以在细胞或颗粒进入和离开检测窗口区域时对其进行计数。在另外的实施方式中，图像分析程序可以将已分析图像存储于设备的内部或外部。在另一些实施方式中，存储装置可以通过有线或无线连接的方式而接线或者以其他方式连接至设备。
显示器
在一些实施方式中，本文描述的设备、匣盒、检测模块、系统以及工具套装包括显示器。在另外的实施方式中，显示器通过以下项而连接到互连板：内置集成电路(i2c)、用户识别模块(sim)、通用串行总线(usb)、ads、通用输入/输出(gpio)、闪速led输出、安全数字输入/输出(sdio)、高速芯片间(hsic)、脉宽调制(pwm)、脉冲编码调制(pcm)、串行外围接口(spi)、控制器区域网(can)、txburst指示器或
跟踪标签读取器
在一些实施方式中，本文描述的设备、匣盒、检测模块、系统以及工具套装包括跟踪标签读取器。在一些实施方式中，读取器能够读取/解码一维或二维条形码。在另外的实施方式中，读取器能够读取例如但不限于库德巴码、code25、code11、code39、code49、code93、code128、cpc二进制、dx膜边缘条形码、ean2、ean5、ean-8、ean-13、面对识别标记(facingidentificationmark)、gs1-128、gs1databar、智能邮件(intelligentmail)条形码、itf-14、jan、kartrakaci、msi、pharmacode、planet、plessey、postbar、postnet、rm4scc、telepen、upc、micropdf、pdf417、azteccode、code1、colorcode、colorconstructcode、crontosign、cybercode、d-touch、dataglyphs、datamatrix、数字纸、ezcode、highcaapacitycolorbarcode、hanxinbarcode、huecode、intercode、maxicode、mmcc、nexcode、pdf417、qode、qrcode、shotcode、microqr或sparzcode。在一些实施方式中，读取器可以能够读取/解码射频识别(rfid)标签。在另外的实施方式中，读取器可以包括但不限于无源读取器有源标签(prat)系统、有源读取器无源标签(arpt)系统和/或有源读取器有源标签(arat)系统。在一些实施方式中，跟踪标签读取器是蓝牙读取器。在另外的实施方式中，跟踪标签读取器可以是gps或卫星跟踪读取器。在另外的实施方式中，跟踪标签读取器可以包括但不限于硬接线gps跟踪设备、gps记录器、个人gps跟踪器和/或实时gps跟踪器。
在一些实施方式中，跟踪标签读取器可以通过以下项而连接到互连板：内置集成电路(i2c)、用户识别模块(sim)、通用串行总线(usb)、ads、通用输入/输出(gpio)、闪速led输出、安全数字输入/输出(sdio)、高速芯片间(hsic)、脉宽调制(pwm)、脉冲编码调制(pcm)、串行外围接口(spi)、控制器区域网(can)、txburst指示器或
电源系统
在一些实施方式中，本文描述的设备、匣盒、检测模块、系统以及工具套装包括电源系统。在另外的实施方式中，电源系统包括电池。在一些实施方式中，电池可以是不可再充电电池。在另外的实施方式中，不可再充电电池可以包括此类类型，但不限于碱性、铝空气、原子、干电池、原电池、锂、锂空气、汞、氢氧化镍、有机基、纸张、氧化银、固态、水激活、锌空气或锌碳电池。在一些实施方式中，电池可以是可再充电电池。在另外的实施方式中，不可再充电电池可以包括此类类型，但不限于液流、铝离子、锂离子、铅酸、镍镉、镍氢、镍金属氢化物、镍锌、有机基、基于聚合物、多硫化物溴化物、钾离子、可再充碱性、可再充电燃料、硅空气、银锌、银钙、钠离子、钠硫、糖、超铁或超级电池。在一些实施方式中，电池位于光学源或光学检测器下面，以产生把手。在另外的实施方式中，电池位于光学源或光学检测器后面，以产生矩形产品。在另外的实施方式中，电池可以以方便于用户的任何定向来定位。
在一些实施方式中，电源系统包含电池充电器。在另外的实施方式中，电池充电器可以包括此类类型，但不限于供应简单的恒定dc或脉冲dc功率源、快速充电器、感应充电器、智能充电器、线性充电器、低功率充电器、运动供电充电器、脉冲充电器、smbus充电器、太阳能充电器、独立充电器、开关模式充电器、基于计时器的充电器、涓流充电器、通用电池充电器分析器、基于usb的充电器、无线充电器或移动电源。
在一些实施方式中，电源系统包含壁式插头适配器。在另外的实施方式中，壁式插头适配器可以被接地、极化、装熔丝和/或拥有绝缘插脚。在另外的实施方式中，壁式插头适配器可以包括但不限于a型、b型、c型、d型、e型、f型、g型、h型、i型、j型、k型、l型、m型、n型或o型插头和插座类型的插头和插座。在另外的实施方式中，壁式插头适配器可以是usb连接器。在另外的实施方式中，壁式插头转接器适配器可以是低剖面、标准或旋转式的。在另外的实施方式中，壁式插头适配器可以适合于低压电源输出口。在另外的实施方式中，壁式插头适配器可以适合于高压电源输出口。在另外的实施方式中，壁式插头适配器包含壁装电源，其可以但不限于输出大于1瓦特、大于5瓦特、大于10瓦特、大于15瓦特、大于25瓦特、大于35瓦特、大于45瓦特、大于55瓦特、大于65瓦特、大于75瓦特、大于85瓦特或大于100瓦特的功率。在另外的实施方式中，壁式插头适配器包含壁装电源，其可以但不限于输出小于5瓦特、小于10瓦特、小于15瓦特、小于25瓦特、小于35瓦特、小于45瓦特、小于55瓦特、小于65瓦特、小于75瓦特、小于85瓦特或小于100瓦特的功率。
无线连接
在一些实施方式中，本文描述的设备、匣盒、检测模块、系统以及工具套装包括用于无线连接的能力。在另外的实施方式中，无线连接可以是但不限于蓝牙技术、wi-fi技术、亚1ghz技术、6lowpan技术、zigbee技术、z-wave技术、rf4ce技术、nfc/rfid技术。在另外的实施方式中，无线连接是更大网络的一部分，所述更大网络诸如但不限于个域网(pan)、局域网(lan)、城域网(man)、广域网(wan)、传感器网络、蜂窝网络或互联网。在另外的实施方式中，蜂窝网络可以包括但不限于gsm、is-95、umts、w-cdma、edge、cdma2000或lte技术。
在一些实施方式中，无线连接可能需要的组件中的某些包括天线、调制解调器或模块、sim卡和/或服务器。在另外的实施方式中，天线可以是但不限于蜂窝信号升压器、定向蜂窝天线、全向蜂窝天线、wi-fi天线或组合天线。在另外的实施方式中，模块可以是无线调制解调器。在另外的实施方式中，模块可以是1g、2g、3g或4g模块，但不限于这些选项。在另外的实施方式中，模块连接至互连板。在另外的实施方式中，模块可选地通过uart接口或通过基于uart技术的另一接口而连接到互连板。在另外的实施方式中，模块可选地通过以下项而连接到互连板：内置集成电路(i2c)、用户识别模块(sim)、通用串行总线(usb)、ads、通用输入/输出(gpio)、闪速led输出、安全数字输入/输出(sdio)、高速芯片间(hsic)、脉宽调制(pwm)、脉冲编码调制(pcm)、串行外围接口(spi)、控制器区域网(can)、txburst指示器或
输入/输出连接
在一些实施方式中，本文描述的设备、匣盒、检测模块、系统以及工具套装包括输入/输出连接。在另外的实施方式中，输入/输出连接可以包括usb连接。在另外的实施方式中，本文描述的设备、匣盒、检测模块、系统以及工具套装可以通过但不限于以下方式而连接到计算机：a型、b型、小型a、小型ab、小型b、微型ab、微型b、usb3.0a型、usb3.0b型、usb微型b、c型或其他usb插头类型。在另外的实施方式中，输入/输出连接可以包括以太网、sff、infiniband、usb、pcmcia和/或hdmi，但不限于这些选项。
键盘
在一些实施方式中，本文描述的设备、匣盒、检测模块、系统以及工具套装包括键盘。在另外的实施方式中，键盘可以是机械、薄膜、圆顶开关、剪刀脚开关、电容、机械开关、弯曲弹簧、霍尔效应、激光、上卷式、光学或虚拟键盘。在另外的实施方式中，可以将键盘实现为扫描矩阵。在另外的实施方式中，键盘可以出现在显示器上。在另外的实施方式中，键盘可以位于匣盒插入门上面、侧面或下面，但是不限于这些位置。
内部质量控制和校准系统
在一些实施方式中，本文描述的匣盒、检测模块、系统以及工具套装包括内部质量控制和校准系统或其使用。在另外的实施方式中，内部质量控制和校准系统可以由市售珠组成。在另一些实施方式中，内部质量控制和校准系统可以包括对准珠、细胞计数珠、补偿珠、性能跟踪珠、参考珠或大小校准珠。在一些实施方式中，珠涂敷有染料，包括但不限于藻红蛋白(pe)、pe-cy5、pe-cy7、太平洋蓝、级联蓝、亮紫、apc、纳米颗粒、金纳米颗粒、量子点及其他适当的染料或纳米颗粒。在另一些实施方式中，内部质量控制和校准系统可以包括藻红蛋白(pe)(激励/发射532nm/585nm)和pe-cy5(激励/发射532nm/700nm)标记珠，直径为1-10微米。在替换实施方式中，荧光染料被注入到珠中。在一些实施方式中，内部质量控制和校准机构可以并入盐，例如lx磷酸盐缓冲盐水(pbs)。在另外的实施方式中，内部质量控制和校准机构可以由控制单元组成，诸如但不限于细胞质控品。
实施例
通过参考作为本申请的示例性实施方式而提供的以下非限制性实施例可以更好地理解本申请。提出以下实施例是为了更全面地说明实施方式，然而绝不应理解为限制本申请的宽泛范围。虽然在本文中已示出并描述了本申请的某些实施方式，但将显而易见的是此类实施方式仅仅是以示例的方式提供的。在不脱离实施方式的情况下本领域的技术人员可以想到许多变化、改变以及替换；应理解的是在实践本文描述的方法时可以采用对本文描述的实施方式的各种替换。
实施例1—用于检测和分析细胞或颗粒的匣盒
图1、图2、图3、图4和图5提供了本文公开的方法和实施方式的可能配置的非限制性示例。
图1示出了光学成像系统的非限制性配置变体。图1a示出了一个实施方式，其包括光学检测器(78)、透镜(76)、一次性匣盒(74)以及光源(72)，其中，光源(72)位于一次性匣盒(74)之上并成角度以向一次性匣盒(74)的上表面提供光。图1b示出了替换实施方式，其包括光学检测器(80)、透镜(82)、一次性匣盒(84)以及光源(86)，其中，光源(86)位于一次性匣盒下面，并且可以成角度以向透镜(82)下面的一次性匣盒(84)的下侧提供光。
图2是可以在单个外壳内发现的可能组件的非限制性示例，或者在替换方案中，某些组件可以在外壳内部，而其他组件在外壳外部。组件可以包括但不限于：外壳(88)、显示器(90)、键盘(92)、光学成像系统(94)、光源(96)以及匣盒(98)。
图3是要求保护的系统(118)的可能组件的非限制性示例，包括分析匣盒(120)和匣盒(122)。核心系统(124)可以通过有线或无线连接而连接分析设备(120)和匣盒(122)。如图3中所示，可以在分析设备或匣盒中并入核心系统的元件，例如：光学源(138)、透镜(140)、光学检测器(142)、图像分析程序或系统(144)、微流体匣盒(146)以及试剂(148)。分析设备还可以包含显示器(126)、输入/输出(128)、cpu(130)、存储器(132)、电源控件(134)、以及与外部服务器(136)通信的装置。
图4是本文描述的流体芯片的可能组件的非限制性示例。组件可以包括但不限于：进口(150)、微流体通道(152)、检测器窗口(154)、贮存器(156)以及出口(158)。
图5描绘了微流体芯片(42)的组件的非限制性示例。微流体芯片(42)可以包含具有探询区域(46)的微流体通道(44)，其产生样品的层流。超过检测点，通道可以加宽(48)以便减小流体阻力并改善流动速度。另外，微流体通道可以包括一个或多个支柱(50)，其可以是各种大小的，并且可以以规则间隔定位或者遍及整个通道随机地间隔开。
实施例2—流式细胞仪比较
在磷酸盐缓冲盐水(pbs)溶液中与藻红蛋白(pe)染料结合而对6-um聚合物微球体进行枚举测量。初始实验在olympusbx50竖式荧光显微镜上执行。带通滤波器集合用于荧光激励和发射测量。获得1007颗粒/ul的平均计数，而流式细胞仪使用同一样品产生970颗粒/ul的计数。
比较涉及到全血样品中的cd4t细胞浓度的测量。使用细胞质控品来测试微流体芯片，其是用来以高和低浓度两者校准流式细胞仪系统的稳定血液样品。在测试稳定血液样品时使用相同荧光染料。测试产生每微升620个细胞的平均计数，而流式细胞仪测量到每微升670个细胞。在图6中示出了来自传统流式细胞仪(62)与一个实施方式的原型(64)之间的比较的结果。
还执行线性测试以示出传统流式细胞仪与匣盒实施方式之间的差别。在图7的表中示出了测试的结果(66)。在平台上测试cd4枚举测定感兴趣的细胞群体的范围，从每ul150至每ul720，如图7中所示。测量在与传统临床流式细胞仪的直接比较中完成，并且是对具有临床相关性的细胞群体范围进行的。比较的结果产生了两个测量之间的98.6％的一致性。(图7的表中所示的每个数据点(66)是针对该范围获得的计数结果的平均。)
实施例3—细胞检测说明
图8、图9和图10示出了细胞检测的非限制性说明。图8a-图8f表示移动通过微流体芯片(27)上的检测窗口(26)的细胞(25)的时间序列。在本实施例中，t＝0s表示图像获取的开始，其中，t等于零秒。图8b-图8f示出了分别地在1秒、2秒、3秒、4秒和5秒时移动通过检测窗口的细胞。虽然时间序列描绘了以1秒间隔捕捉的图像，但是检测器可以在分析阶段期间以任何间隔捕捉图像。图9a和图9b描绘了通过分析室的细胞(28)的流动(30)，由此，图9a描绘了开始流动之前(例如t＝0秒)的细胞，并且图9b描绘了在稍后时间点时(例如t＝5秒)流动的细胞。虽然附图示出了室内的从左向右的细胞流动，但细胞可以根据流体芯片的设计在各种方向上流动。图10示出了可以由图像获取和分析模块将细胞(33)图像(32、34、36、38和40)组合在一起。设备可以被配置用于捕捉有或没有冗余的图像。图像内的冗余可以改善细胞检测准确度。
实施例4—流动速度优化和表征
可以通过优化光学检测器来实现大的信噪比，其可以是实现计数准确度时的重要参数。如果检测器的积分时间太短，则由检测器捕捉的荧光信号可能较低，并且可能损害信号与背景比。另一方面，如果积分太长，则样品中的细胞可能行进太快而使检测器不能捕捉到此类细胞的图像。如果细胞流过且未被检测器捕捉到图像中，并且因此未被登记，这可能导致计数误差和分析结果中的误差。本文公开的设备和方法的最优积分时间应当允许样品中的荧光标记细胞产生与背景噪声相比足够的信号。驱动检测器的电子电路还应当快到足以用适当的采样速率捕捉所有细胞。在图11a-图11d中示出了光学成像系统的检测器曝光时间的影响的示例。图11a示出了处于50ms曝光、s/b：3/2的图像。图11b示出了处于25ms曝光、s/b：1300/900的图像。图11c示出了处于15ms曝光、s/b：750/550的图像。图11d示出了处于10ms曝光、s/b：695/500的图像。图11a-图11d的比较示出了信号与背景比在较短曝光下较低，并且细胞的形状(示为图像中的暗背景内的明亮形状)在较短曝光下看起来更加呈圆形。可以使用动态计数来确定细胞颗粒统计。例如，可以对来自图11a-图11d的数据进行绘图以示出表示流体流动速度的流速，如图12a中所示，或者该绘图可以示出表示通道填充时间的每圈时间，如图12b中所示。图12a和图12b中所示的绘图对应于图5a和图5b中所示的蛇形微流体芯片结构。因此，可以在微流体芯片设计发生之前创建数值模型。
实施例5—双色成像的分析
用户执行单色或多色成像。通过多色成像，光学成像系统和软件显示出复用能力，从而生成单独细胞组群体的统计和多个细胞类型的差分统计。在一个示例中，如图13中所示，用户可以使用四个不同的荧光联合抗体来分析数据，其中通过在光学检测器前面并入四个滤波器(160、162、164和166)或成阵列的滤波器来检测多色功能。在另一示例中，用户选择两个荧光染料，每个被与特定细胞联合，使得cd4t细胞被用pe染料标记，而cd45细胞被用pe-cy5分子标记。由光学成像系统捕捉并通过图像分析软件显示的图像示出了用pe(绿色，68)和pe-cy5(红色，70)波长捕捉的样品的检测(图14)。通过比较两个图像，用户测量已标记细胞。在另一示例中，用户可以分析作为所使用滤波器的透射谱的数据，如图15a和图15b中所示。图15a中的光谱(52)表示测量ascii数据的滤波器集合输出，而图15b中的光谱(54)表示平均ascii数据的滤波器集合输出。关于图15a和图15b两者的横轴是用于以nm为单位测量的波长以及到cm-4的重置，并且竖轴是透射的百分比以及到od的重置。
实施例6—片上混合结构
测定匣盒中包含片上混合结构，其中，流体通道包括至少一个、优选地多个曲折的混合微通道。参见例如图17和图18。虽然具有相同尺寸的笔直通道中的流体流动是层流，但曲折微通道生成deans流动，其中，流体的惯性在弯曲通道区域处生成湍流。惯性引发的湍流显著地增强混合以确保样品与试剂完全混合。
实施例7—用以分析细胞溶解产物的颗粒计数
用户使用图19-图24公开的匣盒来执行细胞样品的分析。在图25中公开了样品塞子。用户使用传统实验室技术将细胞溶解在样品中。然后用户将细胞溶解产物引入到微流体芯片。细胞溶解产物内的细胞器结合到样品准备室内的抗体标记珠。抗体标记珠流过微流体通道至探询室，其中检测模块拍摄并存储珠的图像以用于进一步分析。
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