用于测量生物样品的性质的可旋转筒的制作方法

发明领域

本发明涉及用于生物样品的分析测试装置，尤其涉及用于在生物样品上执行测量的可旋转筒的设计和使用。

背景技术：

在医学分析领域中已知两类分析系统：湿法分析系统、以及干化学分析系统。湿法分析基本上使用“湿试剂”（液体试剂）来操作，湿法分析经由多个需要步骤来执行分析，诸如，例如，将样品和试剂提供到试剂器皿中，使样品与试剂在试剂器皿中混合在一起，并且针对测量变量特点对混合物进行测量和分析以便提供预期分析结果（分析结果）。这些步骤通常是通过使用在技术上复杂的在生产线上操作的大型分析仪器来执行，这些分析仪器允许参与元件进行需要的多方面移动。这类分析系统通常用在大型医学分析实验室中。

另一方面，干化学分析系统通过使用“干试剂”来操作，干化学分析系统通常集成在测试元件中并且作为例如“测试条”来实施。当使用这些干化学分析系统时，液体样品将试剂溶解在测试元件中，并且样品与溶解后的试剂的反应导致测量变量改变，这可以在测试元件本身上进行测量。最重要的是，可光学分析的（尤其是色度）分析系统在这种类别中是典型的，其中，测量变量是颜色变化或者其它可光学测量的变量。电化学系统在这种类别中也是典型的，其中，可以使用设在测量区中的电极来在测试元件的测量区中测量分析的电气测量变量特点，尤其是施加确定电压时的电流。

干化学分析系统的分析仪器通常较紧凑，并且某些分析仪器是便携的且以电池供电。例如，该系统由住院医师用于对医院的病房进行分散式分析，并且在患者本人监测医学分析参数期间用于所谓的“家庭监测”（尤其是糖尿病患者进行血糖分析或者华法令（warfarin）患者进行凝血状态监测）。

在湿法分析系统中，高性能分析仪器允许执行更为复杂的多步骤反应过程（“测试协定”）。例如，免疫化学分析通常需要多步骤反应过程，在该多步骤反应过程中，需要进行“粘结/自由分离”（下文称为“b/f分离”），即，粘结相和自由相的分离。例如，根据一个测试协定，探针可以首先运输通过多孔固体基体，该多孔固体基体包括用于分析物的特定粘结试剂。随后可以使标记试剂流过多孔基体，以便对粘结分析物进行标记并且允许对其进行检测。为了实现精确分析，必须在先前执行清洗步骤，在该清洗步骤中，未粘结标记试剂完全移除。已知用于确定多方面分析物的多个测试协定，该多方面分析物在许多方面上均不同但却共有如下特征，即，其需要具有多个反应步骤的复杂处理，尤其也可能需要进行b/f分离。

测试条和类似分析元件通常不允许进行受控的多步骤反应过程。已知类似于测试条的测试元件，该测试元件允许进一步的功能，诸如，从全血分离出红血球，以及供应干燥形式的试剂。然而，其通常不允许对单个反应步骤的时间顺序进行精确控制。湿化学实验室系统提供这些能力，但对于许多应用来说，湿化学实验室系统都太大、成本太高、并且处理太复杂。

为了减小这些缺陷，已建议使用如下测试元件来操作分析系统：该测试元件（“可控制测试元件“）的实施方式使得其中出现至少一个外部控制（即，使用在测试元件本身外部的元件）液体运输步骤。该外部控制可以是基于压力差（超压或者低压）的应用或者基于力作用的改变（例如，通过测试元件的高度改变或者通过加速力引起的重力作用方向的改变）。外部控制尤其是经常通过离心力来执行，该离心力根据旋转的速度而作用在旋转测试元件上。

具有可控制测试元件的分析系统是已知的并且通常具有：包括尺寸稳定的塑料材料的壳体和由壳体封闭的样品分析通道，该样品分析通道通常包括一系列多个通道部段以及与位于其间的通道部段相比膨胀的室。具有其通道部段和室的样品分析通道的结构是通过对塑料部件压型来限定。该压型能够通过注塑成型技术或者热冲压来生成。然而，进来越来越多地使用通过印刷方法生成的显微结构。

具有可控制测试元件的分析系统允许仅能够使用大型实验室系统执行的测试微型化。此外，其通过重复地应用相同的结构来允许步骤并行化，以对来自一个样品的类似分析和/或来自不同样品的相同分析进行并行处理。进一步的优点在于：测试元件通常可以使用已建立的生产方法来生产并且其也可以使用已知的分析方法来测量和分析。已知的方法和产品也可以用在这种测试元件的化学和生物化学部件中。

尽管有这些优点，但仍需要进一步的改进。尤其，使用可控制测试元件进行操作的分析系统仍然太大。对于许多预期应用来说，可能的最为紧凑的尺寸具有极大的实践意义。

美国专利us8,114,351b2公开了一种用于对分析物的体液样品进行分析的分析系统。该分析系统提供测试元件和具有定量站和测量站的分析仪器。该测试元件具有壳体以及由壳体封闭的（至少）一个样品分析通道。该测试元件可围绕延伸通过测试元件的旋转轴线旋转。

美国专利8,470,588b2公开了一种测试元件和一种用于检测分析物的方法。该测试元件基本上是盘状和平坦的，并且可以围绕垂直于盘状测试元件的平面的优选的中心轴线旋转。

kim、tae-hyeong等人的“flow-enhancedelectrochemicalimmunosensorsoncentrifugalmicrofluidicplatforms.”，labonachip，13.18（2103）：3747-3754，doi：10.1039/c3lc50374g（下文称为“kim等人”）公开了一种完全集成的离心微流体装置，该完全集成的离心微流体装置具有的特征用于经由珠式酶联免疫吸附剂化验以及流动增强电化学检测来从生物样品捕获目标抗原。这集成到离心微流体盘（也称为“盘上实验室”或者微流体cd）中。

martinez-duarte、rodrigo等人的“theintegrationof3dcarbon-electrodedielectrophoresisonacd-likecentrifugalmicrofluidicplatform.”，labonachip，10.8（2010）：1030-1043，doi：10.1039/b925456k（下文称为“martinez-duarte等人”）公开了一种具有基于光盘（cd）的离心平台的双向电泳（dep）辅助过滤器。3d碳电极是使用c-mems技术来制作并且用于实施dep-激活有源过滤器以便捕获相关粒子。

国际专利申请案wo2014/041364公开了一种用于液体样品的样品计量装置，该样品计量装置包括：具有用于容置样品的第一进口和出口的至少一个毛细管通路；沿着其长度从毛细管通路部分延伸且通向出口的侧面通路；以及位于第一进口与同侧面通路的交叉点之间的第二进口。设置了用于接纳待测试的液体样品的流体应用区以便经由第一进口进入毛细管通路，并且设置了第二流体应用区以便使诸如追踪缓冲剂的流体进入毛细管通路。当应用追踪缓冲剂时，第二进口防止井中的任何多余样品进入毛细管通路。

美国专利申请公开案us2013/0344617a1公开了一种用于液体样品的样品计量装置，该样品计量装置包括：具有进口和出口的至少一个毛细管通路；沿着其长度从毛细管通路部分延伸且通向出口的侧面通路；用于接纳待测试的液体样品以便经由进口进入毛细管通路的流体应用区；可释放地操作用于密封毛细管通路的出口的第一密封构件；以及可释放地操作用于密封侧面通路的出口的第二密封构件。

美国专利申请公开案us2012/0291538a1公开了一种用于在样品处理装置上进行容积计量的系统和方法。该系统可以包括计量储器和废物储器，该废物储器定位为与计量储器的第一端流体连通以便从计量储器捕捉超过所选容积的多余液体。该系统可以进一步包括毛细管阀，该毛细管阀与计量储器的第二端流体连通以便抑制液体离开计量储器直到所期望的。该方法可以包括对液体进行计量，这是通过：使样品处理装置旋转以在液体上施加第一力，该第一力足以使液体移动到毛细管阀中，以及使样品处理装置旋转以在液体上施加第二力，该第二力大于第一力以便使计量的液体容积经由毛细管阀移动至处理室。

美国专利申请公开案us2004/011686a1公开了一种核酸提炼设备，其自动化较为容易，样品内的核酸与固相之间的接触频率在核酸捕获处理期间保持较高，从而提供高捕获率，该设备包括：用于通过离心力使其中包含核酸的液体与所述样品分离的构件；用于通过离心力来转移试剂的构件；用于生产通过离心力转移的所述试剂与其中包含所述核酸的溶液的混合液体的构件；用于捕获所述核酸的载体；用于通过离心力将所述混合液体转移至所述载体的构件；用于加热所述载体的加热构件；以及用于分离和保持包含从所述载体流出的所述核酸的试剂的保持构件。

技术实现要素：

本发明提供一种用于执行测量的方法、一种用于自动分析仪的筒、以及在独立权利要求中的自动分析仪。从属权利要求中给出了实施例。测量可以是例如光学测量或者电气测量。

在一个方面中，本发明提供一种用于使用筒来执行对处理过的生物样品的测量的方法。

如本文所使用的筒涵盖用于将生物样品处理为处理过的生物样品的测试元件。该筒可以包括使得能够在生物样品上执行测量的结构或者部件。筒是一种测试元件，如在美国专利8,114,351b2和8,470,588b2中所定义和解释的。如本文所使用的筒也可以指离心微流体盘，也称为“盘上实验室”或者微流体cd。

如本文所使用的生物样品涵盖如从取自微生物的样品上衍生出的、拷贝的、复制的、或者重制的化学产品。

该筒可操作用于围绕旋转轴线转动。该筒进一步包括至少一个容器，该至少一个容器具有容纳至少一种流体的至少一个流体储器。在一些示例中，筒可以具有多于一个容器。在一些示例中，每个容器具有一个流体储器，并且在其它示例中，每个容器可以具有多于一个流体储器。同一筒内的不同流体储器可以分别容纳相同的流体，或者一个或多个储器可以容纳不同的流体。筒包括用于至少一个容器中的每一个的腔。筒还可以包括用于两个或者更多个容器的至少一个共同腔。至少一个容器构造为围绕腔内的筒的旋转轴线旋转。在一些示例中，旋转轴线将穿过腔。在这种情况下，容器围绕该轴线旋转，该轴线正好在腔内。在其它示例中，旋转轴线在腔外部。在这种情况下，特定容器约束为使其在腔内移动以便使其围绕旋转轴线旋转。

该至少一个容器构造为相对于筒旋转。该至少一个流体储器中的每一个包括可刺穿密封件。可刺穿密封件密封每个流体储器以便使流体不会出去。刺穿可刺穿密封件允许流体离开特定流体储器。腔包括用于该至少一个流体储器中的每一个的该至少一个刺穿结构。该至少一个刺穿结构构造为当至少一个容器相对于筒旋转时通过刺穿可刺穿密封件来打开密封件。每个容器处于腔内。每个腔可以包括一个容器或者多个容器。在后面这种情况下，多个容器共享一个共同腔。在每个腔内具有用于每个可刺穿密封件的刺穿结构。使特定容器围绕旋转轴线且相对于筒旋转会使得其移动到如下位置中：在该位置，可刺穿密封件将由刺穿结构刺穿，从而使得特定流体储器打开。

该至少一个容器包括第一摩擦元件，并且腔包括第二摩擦元件。第一摩擦元件与第二摩擦元件配合。第一摩擦元件和第二摩擦元件构造为在腔与至少一个容器之间引起摩擦。第一摩擦元件和第二摩擦元件引起摩擦，该摩擦防止特定容器在不该旋转时围绕旋转轴线旋转。至少一个容器包括可操作用于与旋转致动器的第二接合表面配合的第一接合表面，该旋转致动器可操作用于向至少一个容器施加转矩。旋转致动器用于刻意使容器相对于筒以受控方式移动，从而使刺穿结构与可刺穿密封件接触。可以通过如下方式来实现该相对移动：通过使用旋转致动器来固定容器并且使筒旋转以便使刺穿结构与可刺穿密封件接触，或者通过使用旋转致动器来固定筒和使容器旋转以便使刺穿结构与可刺穿密封件接触，或者通过使用旋转致动器来使容器以与筒不同的旋转速率旋转以便使刺穿结构与可刺穿密封件接触。

筒进一步包括用于将生物样品处理为处理过的生物样品的流体结构。例如，筒可以包括入口或者地点（样品孔），在该处可以将生物样品沉积到筒中以便使其到达流体结构。筒进一步包括在腔与流体结构之间的导管。该导管可以使得原先储存在流体储器中的流体离开腔并且进入流体结构。导管可以按照多种不同的方式来实施。例如，腔可以比流体结构更接近旋转轴线。然后可以通过使筒旋转来迫使流体通过导管并且进入流体结构中。在其它示例中，流体储器可以将流体排空到腔中，然后在该腔中的虹吸管使得流体进入流体结构。

流体结构包括使得能够对处理过的生物样品进行测量的结构。流体结构构造为接纳生物样品。

该方法包括将生物样品放置到流体结构中的步骤。该方法进一步包括如下步骤：使用旋转致动器向至少一个容器施加转矩以便克服腔与至少一个容器之间的摩擦，以及使至少一个容器围绕筒的旋转轴线相对于筒旋转以便打开可刺穿密封件。使至少一个容器相对于筒旋转会使得至少一个刺穿结构通过刺穿可刺穿密封件来打开密封件。

该方法进一步包括如下步骤：控制筒的旋转速率以便使用流体结构来将生物样品处理为处理过的生物样品。该方法进一步包括如下步骤：控制筒的旋转速率以便迫使至少一种流体通过导管和通过流体结构的至少一部分。如果旋转致动器未与容器接合，则腔与至少一个容器之间的摩擦使得至少一个容器以与筒相同的速率围绕旋转轴线旋转。

该方法进一步包括：使用测量结构和使用测量系统来执行测量。应注意，该方法的第一步是将生物样品放置到流体结构中，并且最后一步是执行测量。然而，该方法的其它步骤可以按照不同的顺序来执行并且多个步骤可以执行多于一次。例如，筒可以具有多于一个容器并且特定容器可以具有多于一个流体储器。这样，可以在不同的时间将转矩施加至不同的容器以便释放不同的流体，并且同样将生物样品处理为处理过的生物样品的特定顺序可以针对不同的测试制度在不同的筒中以不同的方式出现。

可能的是，该实施例可以具有本段落中列出的一个或多个如下优点：其可以保护容器不受机械损伤（例如，在运输或者储存期间）。其可以保护容器以防其与使用者之间的不必要接触（相对坚硬的盖防止受到按压并且从而防止使用者无意地打开容器）。其可以提供容器与圆盘间的固定且不可改变的组合。这可以保证圆盘上的试剂和储器内的试剂的“配合”或者易用性。这又可以提高测试结果的可靠性（使用者不可以改变容器）或者确信测试结果是恰当地获得的。

流体结构可以是微流体结构。

测量可以包括但不限于：光度计传输测量、光的散射的测量、化学发光、荧光、全内反射荧光（tirf）和电化学发光（ecl）测量。

可刺穿密封件可以是例如膜或者金属箔。例如，可以将一小片金属箔或者薄塑料膜用作可刺穿密封件。刺穿结构可以是能够刺穿特定可刺穿密封件的结构，并且例如可以是销、柳叶刀、或者锋利边缘。

每个流体储器可以填充有流体。如果特定筒中具有多个储器，则多于一个流体储器可以具有相同的流体。然而，不同的流体储器也可以具有不同的流体。

如本文所使用的旋转致动器是用于或者构造为向筒中的一个或多个容器施加转矩的致动器，以便使一个或多个容器围绕旋转轴线相对于筒旋转。在一些示例中，旋转致动器可以是装置或者设备，该装置或者设备在筒旋转时将特定容器保持在固定位置。在其它示例中，旋转致动器可以例如安装在离合器或者其它机构上以便使旋转致动器与筒一起旋转。旋转致动器然后将进一步构造为当其与筒一起旋转时其使得容器相对于筒进一步旋转。

在另一个实施例中，测量结构是透明结构。透明结构可以是例如窗。透明结构还可以是光学透明的。在另一个示例中，透明结构具有多于一个透明和/或光学部件。例如，在一侧上，此处的容器的一面可以是窗并且此处的另一个容器可以是镜子。光学透明结构可以是例如在筒的一侧或者两侧中的孔。透明结构还可以包括滤光器。透明结构还可以涵盖在可见范围之外是透明的，诸如，在近红外线范围中或者近紫外线范围中。如本文所使用的光学测量还可以涵盖在近红外线范围中或者近紫外线范围中的测量。在其它示例中，光学透明可能排除近红外线范围或者近紫外线范围。

在其它示例中，测量结构包括两个或者更多个电极以对处理过的生物样品进行电气测量或者ecl测量。例如，可以将martinez-duarte等人的或者kim等人的测量结构并入到筒中。

这种方法的一个优点在于：可以在将生物样品处理为处理过的生物样品之前、期间、以及之后的特定时间打开至少一个流体储器。同样，流体可以释放多于一次，并且可以使用多于一种类型的流体。这可以使得更为灵活且复杂的方法能够将生物样品处理为处理过的生物样品。这还可以减少为此所需要的仪器的数量。例如，在筒内部使用容器可以消除使用定量针来将至少一种流体分配到筒中的需要。

在另一个方面中，本发明提供一种用于自动分析仪的筒。该筒可操作用于围绕旋转轴线转动。该筒进一步包括至少一个容器，该至少一个容器具有容纳至少一种流体的至少一个流体储器。筒包括用于至少一个容器中的每一个的腔。至少一个容器构造为围绕腔内的筒的旋转轴线旋转。至少一个容器构造为相对于筒旋转。至少一个流体储器中的每一个包括可刺穿密封件。腔包括用于至少一个流体储器中的每一个的至少一个刺穿结构。至少一个刺穿结构构造为当至少一个容器相对于筒旋转时通过刺穿可刺穿密封件来打开密封件。

该至少一个容器包括第一摩擦元件，并且腔包括第二摩擦元件。第一摩擦元件与第二摩擦元件配合。第一摩擦元件和第二摩擦元件构造为在腔与该至少一个容器之间引起摩擦。该至少一个容器包括可操作用于与旋转致动器的第二接合表面配合的第一接合表面，该旋转致动器可操作用于向该至少一个容器施加转矩。筒包括用于将生物样品处理为处理过的生物样品的流体结构。筒包括在腔与流体结构之间的导管。流体结构可选地包括使得能够对处理过的生物样品进行光学测量的透明结构。流体结构构造为接纳生物样品。

本文所描述的该筒或者其它筒具有如下优点：能够在不使用外部定量针或者系统的情况下将至少一种流体提供到流体结构中。

在另一个实施例中，筒包括多个流体储器。这可以按照多种不同的方式来实施。例如，筒可以具有单个容器，该单个容器具有多个流体储器。另一种选择是筒包括多个容器，其中，每个容器具有例如一个流体储器。另一种选择是存在多个容器并且该多个容器中的一个或多个的每个容器具有多于一个流体储器。这可以是有利的，因为可以多于一次地将相同的流体提供至流体结构，或者可以提供多种不同的流体以使得能够将生物样品更为复杂地处理为处理过的生物样品。

在另一个实施例中，多个流体储器可操作用于在至少一个容器相对于筒的不同角度位置处打开。例如，在同一容器上存在多个储器的情况下，使容器旋转至不同的角度位置可以使不同的多个流体储器独立于彼此而打开。

在另一个实施例中，至少一个容器具有多个表面。用于多个室的密封件分布在多个表面中的两个或者更多个上。例如，储器可以位于至少一个容器的相对侧或者不同侧上。

在另一个实施例中，第一摩擦元件和第二摩擦元件包括如下元件中的任何一个：粗糙表面、具有粘合性质的表面、一系列凸块、相配的正弦曲线表面、压配合、破裂结构、以及棘爪结构。这些结构中的任一个或者其组合的使用具有如下优点：其可以防止容器在未受到致动器的迫使时相对于筒旋转。这减小了意外地分配特定流体储器内的流体的可能性。

在另一个实施例中，至少一个容器中的至少一个是位于中心的容器。旋转轴线穿过该位于中心的容器。

在另一个实施例中，位于中心的容器的腔是圆柱形的。该中心腔关于旋转轴线圆柱形地对称。

在另一个实施例中，该至少一个容器中的一个或多个构造为在腔中滑动。该至少一个容器中的一个或多个构造为通过在腔中滑动而围绕筒的旋转轴线旋转。

例如，容器可以围绕位于旋转轴线上的枢转点旋转。

在偏离中心的变型中，容器仍围绕筒的旋转轴线旋转；然而，该运动现在是在腔内的滑动运动，例如，在位于筒的旋转轴线周围的圆形物的部段上的轨道状结构上的滑动运动。同样可能的是，将位于中心的容器安装在轨道上。

在另一个实施例中，该至少一个容器的一个或多个包括用于引导腔内的滑动运动的导向结构。

在另一个实施例中，导向结构是如下元件中的任何一个：轨道和/或腔的壁。

在另一个实施例中，筒包括载体结构和形成腔的覆盖结构或者盖结构。载体结构包括盘状部分。该盘状部分具有圆形形状。该圆形轮廓具有中心。旋转轴线穿过该中心。流体结构可以位于载体结构内。盖可以是比载体结构薄的塑料结构。在一些示例中，盖也可以是盘状的，轴线同样穿过该中心。

在另一个实施例中，筒包括开口。至少一个容器可操作用于通过开口相对于筒旋转地致动。该开口暴露第一接合表面。第一接合表面和第二接合表面连接为机械地配合。例如，第一接合表面和第二接合表面可以是互锁的结构，诸如，六角形状或者三角形或者方形形状。

在一些示例中，在筒处于中心腔内的情况下，旋转轴线可以穿过开口。该开口可以例如处于盖或者载体结构中。

接合表面可以是例如栓、多个栓、销、或者互锁的更为复杂的机械结构。

在另一个实施例中，开口由覆盖层密封。

该覆盖层可以例如在使用前移除。覆盖层也可以是薄金属箔或者膜，该薄金属箔或者膜仅在至少一个容器由机械致动器致动/接合时刺穿或者破裂。

在另一个实施例中，第一接合表面和第二接合表面构造为磁力地配合。例如，特定容器可以具有磁铁或者铁磁体或者附接至其的其它磁性材料。磁铁然后可以用于在没有任何直接物理接触的情况下迫使容器围绕旋转轴线相对于筒旋转。旋转致动器可以使用例如永磁铁或者电磁铁。

在另一个实施例中，至少一种流体是如下流体中的任何一种：胶体溶液、包括纳米粒子的流体、包括血型分型试剂的流体、包括免疫试剂的流体、包括抗体的流体、包括酶的流体、包括用于酶反应的一种或者多种基质的流体、包括荧光发射分子的流体、包括用于测量免疫化学反应的分子的流体、包括用于测量核酸反应的分子的流体、包括重组蛋白质的流体、包括病毒分离物的流体、包括病毒的流体、包括生物试剂的流体、溶剂、稀释液、缓冲剂、包括蛋白质的流体、包括盐的流体、清洁剂、包括包含核酸的流体的流体、包括酸的流体、包括碱的流体、水溶液、非水溶液、以及其组合。

应注意，如果筒具有多于一个流体储器，则可以多次取用相同的流体，或者可以取用不同流体的任意组合。

在另一个实施例中，至少一个容器是多个容器。

在另一个实施例中，筒由载体结构和盖形成。

在另一个实施例中，至少一个腔形成在载体结构与盖之间。

在另一个实施例中，刺穿结构布置为刺穿垂直于旋转轴线的可刺穿密封件。

在另一个实施例中，腔具有垂直于旋转轴线的第一平面表面，并且容器具有垂直于旋转轴线的第二平面表面。

在另一个实施例中，至少一个容器构造为围绕旋转轴线旋转以便使第一平面表面和第二平面表面维持恒定距离。

在另一个实施例中，第一摩擦元件形成在第一平面表面上，并且第二摩擦元件形成在第二平面表面上。

在另一个实施例中，第一摩擦元件和第二摩擦元件构造为当至少一个容器围绕旋转轴线旋转时保持接触。

在另一个实施例中，流体结构由载体结构和盖形成。

在另一个实施例中，导管由载体结构和盖形成。

在另一个实施例中，至少一个刺穿结构由载体结构形成。

在另一个实施例中，容器完全处于盖和载体结构内。例如，载体结构可以具有关于旋转轴线对称的外径。容器可以完全处于该外径内。

在另一个实施例中，载体结构是盘状的。

在另一个实施例中，腔具有第一平面表面，并且其中，容器具有第二平面表面。

在另一个实施例中，第一摩擦元件形成在第一平面表面上。第二摩擦元件形成在第二平面表面上。第一摩擦元件和第二摩擦元件构造为当至少一个容器围绕旋转轴线旋转时保持接触。

在另一个实施例中，第一平面表面垂直于旋转轴线。第二平面表面垂直于旋转轴线。

在另一个实施例中，至少一个容器约束为围绕旋转轴线旋转以便使第一平面表面和第二平面表面维持恒定距离。

在另一个实施例中，刺穿结构布置为刺穿垂直于旋转轴线的可刺穿密封件。

在另一个实施例中，至少一个容器约束为仅仅能够围绕腔内的筒的旋转轴线进行旋转运动。

在另一个实施例中，至少一个容器包括侧壁，并且其中，该侧壁包括可刺穿密封件。在一些示例中，该侧壁可以是平行于旋转轴线的表面。在另一个示例中，该侧壁可以是弯曲表面，该弯曲表面具有平行于旋转轴线的至少一个点。

在另一个实施例中，可刺穿密封件和旋转轴线形成锐角。

在另一个方面中，本发明提供一种构造为接纳根据实施例的筒的自动分析仪。该自动分析仪包括：筒转动器、旋转致动器、测量系统、以及构造为控制自动分析仪的控制器。测量系统可以是例如光学测量系统或者电气测量系统。

筒转动器可操作用于接纳筒以及使筒围绕旋转轴线转动。测量系统可操作用于使用测量结构来进行测量。控制器构造为或者编程有可执行指令以使用旋转致动器来使至少一个容器相对于筒旋转以便打开可刺穿密封件。该控制器进一步构造为或者编程有可执行指令以通过控制筒转动器来控制筒的旋转速率以便使用流体结构来将生物样品处理为处理过的生物样品。

控制器进一步构造为或者编程有可执行指令以控制筒的旋转速率以便迫使至少一种流体通过导管和通过流体结构的至少一部分。如果旋转致动器未与容器接合，则旋转摩擦使得至少一个容器以与筒相同的速率旋转。控制器进一步构造为或者编程有可执行指令以使用测量结构和测量系统来执行测量。可以存在多于一个旋转致动器。例如，如果筒具有多于一个容器，则特定旋转致动器可以操作用于使每个容器相对于筒旋转，或者可以存在用于一个或多个容器的多于一个旋转致动器。在一些示例中，筒可以相对于旋转致动器旋转至不同位置以便使旋转致动器与不同容器接合。

在另一个实施例中，自动分析仪构造为在使筒旋转的同时使用旋转致动器来使至少一个容器相对于自动分析仪保持在固定旋转位置处。

在另一个实施例中，自动分析仪构造为使旋转致动器与筒一起旋转。旋转致动器构造为使至少一个容器在筒的旋转期间相对于筒旋转。

应理解，本发明的一个或多个上述实施例可以进行组合，只要所组合的实施例不会互相排斥。

附图说明

下文参照附图仅仅通过示例的方式对本发明的实施例进行了更加详细地说明，在附图中：

图1示出了筒的示例的顶视图；

图2示出了筒的另一个示例；

图3示出了图2的筒的透视图；

图4示出了图2的筒200的透视截面图；

图5示出了使用图2的筒的方法的一部分；

图6进一步示出了使用图2的筒的方法的一部分；

图7进一步示出了使用图2的筒的方法的一部分；

图8进一步示出了使用图2的筒的方法的一部分；

图9进一步示出了使用图2的筒的方法的一部分；

图10进一步示出了使用图2的筒的方法的一部分；

图11进一步示出了使用图2的筒的方法的一部分；

图12示出了筒的替代设计；

图13示出了类似于图2的筒的筒的替代设计；

图14示出了图13的筒的截面图；

图15示出了具有偏离旋转轴线的容器的筒的一部分；

图16示出了容器与图15的筒一起的移动；

图17进一步示出了容器与图15的筒一起的移动；

图18示出了具有偏离旋转轴线的容器的筒的替代部分；

图19示出了具有偏离旋转轴线的容器的筒的一部分的另一个示例；

图20示出了具有偏离旋转轴线的容器106的筒的示例；

图21示出了包含图15的容器和腔的筒的示例；

图22示出了自动分析仪的示例；以及

图23示出了流程图，该流程图示出了用于操作图22的自动分析仪的方法。

具体实施方式

在这些附图中，相同标记的元件是等效元件或执行相同的功能。如果功能相等，则前面已经讨论过的元件不必再在后面的附图中进行讨论。

图1示出了筒100的示例的顶视图。在该筒中并未示出所有部件。筒100具有旋转的轴线或者旋转轴线102。筒100的中心的位置和旋转轴线由x标记的102表示。筒100具有中心腔104。该中心腔104内是容器106，该容器106具有填充有流体110的流体储器108。容器106的一侧由可刺穿密封件112密封。中心腔104内是多个刺穿元件114。容器106可操作用于或者构造为围绕旋转轴线102枢转或者旋转。使容器106围绕旋转轴线102旋转使得可刺穿密封件112压抵刺穿元件114。当这发生时，刺穿元件断裂或者在可刺穿密封件112中刺出孔并且允许流体储器108内的流体110逸散且进入到中心腔104中。存在导管116，该导管116将中心腔104连接至筒100的主体或者载体结构118。存在空间120，可以将流体结构放置在该空间120以便将生物样品处理为处理过的生物样品，从而可以执行测量。

图2示出了筒200的另一个示例。图2中示出的示例类似于图1中示出的示例，除了容器106具有第一流体储器108和第二流体储器202之外。第一储器108填充有流体110，并且第二储器202填充有第二流体204。在一些情况下，流体110和流体204是相同的流体，而在其它情况下，其是不同的流体。在该示例中，存在可刺穿密封件112，该可刺穿密封件112独立地密封流体储器108、202中的每一个。通过使容器106顺时针旋转，刺穿元件114打开第一流体储器108。通过使容器106逆时针旋转，第二流体储器202打开。在图1和图2中示出的两个示例中，筒100和200可以以相当高的速率围绕旋转轴线102旋转并且这将驱使流体110或者204通过导管116。图2中的虚线206示出了图4中的截面图的位置。

图3示出了同一筒200的透视图。

图4示出了图2的筒200的透视截面图。图4示出了沿着线206的截面图。可以看到筒200是由载体结构118和盖400构成。在该示例中，盖400中具有用于使旋转致动器404与容器106接合的孔402。容器106具有第一接合表面406并且旋转致动器404具有第二接合表面408。在该示例中，第二接合表面408是销状结构，该销状结构深入到筒中并且与容器106接触。在一些示例中，孔402可以较大，在一些示例中，孔402可以由密封件覆盖，该密封件可以在使用前由操作者移除。在其它示例中，密封件可以覆盖孔402并且然后第二接合表面408推动通过该密封件且与容器106接触。

容器106具有小轴410，该小轴410延伸一段较短路径到载体结构118中。这可以用作第一摩擦元件412，该第一摩擦元件412与载体结构118的第二摩擦元件414接触。例如，轴410可以具有压配合或者可以具有一些材料或者表面，当容器106试图围绕轴线102旋转时，这些材料或者表面引起摩擦。替代地或者此外，容器106与载体结构118之间的空间416可以具有用于使容器106的旋转摩擦增加的结构。例如，这些结构的小块部分可以是粗糙的或者具有阻止容器106相对于筒200自由旋转的结构。

可以看到载体结构118具有形成在腔104中的第一平面表面418。该表面垂直于旋转轴线102。可以看到容器106具有垂直于旋转轴线102的第二平面表面420。

作为替代方式，还能够具有不垂直于旋转轴线的表面。例如，平行于旋转轴线或者关于旋转轴线圆柱形地对称的表面可以引起摩擦元件。在一些示例中，容器可以具有侧壁或者可以与腔接触的其它表面。容器还可以由轴承或者套筒支撑，该轴承或者套管也用作摩擦元件。

形成摩擦元件的表面的几何结构也可以发生变化。这些表面的几何结构可以包括垂直部件和平行部件（例如，可以使用45°表面或者凹/凸表面）。

图5至图11示出了用于使用筒200的方法。首先在图5中示出了开始位置。筒200和容器106处于开始位置中。旋转致动器404撤回并且不与筒200接触。如果筒200旋转，则容器106将以相同的速率与圆盘一起旋转。接下来在图6中，已经使旋转致动器404在方向600上向前移动以便使旋转致动器404、表面406和408彼此配合。在该特定示例中，这使得容器106相对于旋转致动器404的位置固定。

接下来在图7中，旋转致动器404将容器106保持在固定位置中并且筒200沿着旋转方向700顺时针旋转。这使得刺穿元件114刺穿流体储器202的密封件112。这使得流体204泄漏并且排放到中心腔104中。

接下来在图8中，筒200在逆时针方向800上往回旋转，以便将容器106相对于筒200的静止的位置放置回到其原始开始位置中。

接下来在图9中，旋转致动器404在方向900上从筒撤回。当旋转致动器404已经移动远离容器时，容器106不再处于固定位置中。筒200的进一步旋转也将使得容器106旋转。

接下来在图10中，旋转致动器404已经撤回。然后使筒200旋转，并且载体结构118和容器106以相同的速率一起旋转。箭头1000示出了旋转方向。该旋转迫使流体204离开刺穿的流体储器204并且进入到中心腔104中。进一步的旋转迫使流体204通过导管116进入到筒200的流体结构中。

图11示出了筒200，其中，流体储器204和中心腔104均已清空流体，流体全都通过导管116进入到筒200的流体结构中。

图12示出了筒1200的替代设计。筒1200的设计类似于图1中示出的筒100的设计，然而，在该示例中，容器106具有位于表面1202和1204上的彼此在相对端上的可刺穿密封件112。存在位于接近每个可刺穿密封件112的刺穿元件114。该特定设计可以具有如下优点：流体储器108在两端打开。这可以使得流体储器108更好地进行通风并且/或者使得流体储器108的排放更快速。

图13示出了类似于图2中示出的筒200的筒1300。然而，在该示例中，在容器106的侧面的相对段上具有在相对表面1202和1204上的可刺穿密封件112。使容器106围绕轴线102相对于载体结构118顺时针旋转会使得第一流体储器108和第二流体储器202的可刺穿密封件112同时被刺穿。这可以具有如下优点：第一流体110和第二流体204可以在中心腔104中进行混合。替代地，该储器可以相继地打开，从而使得一种流体首先被释放，并且第二流体在随后的步骤中释放。

图14示出了图13中示出的筒1300的截面图。该图类似于先前筒200的图。

图15示出了筒1500的一部分。在该示例中，仅仅示出了具有腔104’的载体结构的一小部分。在该示例中，腔104’偏离旋转轴线102。容器106设计为在腔104’内滑动，然而却是围绕旋转轴线102旋转。在该示例中，容器106可以围绕旋转轴线102顺时针旋转或者逆时针旋转。存在可以独立地打开的两个不同的流体储器108、202。

在图16中，再次示出了筒的示出腔104’的相同部分1500。在这种情况下，容器106已经沿着旋转方向1600围绕旋转轴线102相对于筒1500进行了顺时针旋转。由于刺穿元件114已经打开了可刺穿密封件112，所以第一流体储器108已经打开。

图17类似于图16，除了容器106已经在方向1700上围绕旋转轴线102相对于1500进行了逆时针旋转之外。在该示例中，代替地已经打开了第二流体储器202。

图18示出了筒1800的示出腔104’的部分。图18中示出的示例类似于图15中示出的示例，除了容器106的设计不同之外。在该示例中，可刺穿密封件112在容器106下方延伸。当容器106围绕旋转轴线相对于筒1800旋转时，可刺穿密封件112由刺穿元件114刺穿或者撕裂。

图19示出了筒1900的示出腔104’的部分的另一个示例。图19中示出的示例类似于图15中示出的示例，除了可刺穿密封件112处于容器106的角落上而不是在端部处之外。流体储器108、202将仍通过使容器106围绕旋转轴线相对于筒1900旋转来打开。

图20示出了筒的不同示例，该筒具有偏离轴线的容器106。图20示出了筒2000的示出腔104’的部分。这是截面图，而不是如在图15至图19中示出的顶视图。容器106可以围绕旋转轴线旋转并且可以在2002标记的任一方向上相对于筒2000在中心移动。使筒在任一方向2002上移动会使得刺穿元件114撕裂打开可刺穿密封件112。

图21示出了筒2100的示例，该筒2100包含图15中示出的容器106和腔104’、结构1500。

图21示出了筒2100或者测试元件的两个实施例的示意图。测试结构2100包括具有基底或者载体结构118的壳体2115。除了基底118之外，盘状测试元件2100通常还包含覆盖层，为了清晰，所以没有示出该覆盖层。覆盖层基本上还可以带有流体结构，然而，其通常将仅具有用于输送液体的开口或者通风开口。可以设置中心孔或者轴，测试元件围绕该中心孔或者轴旋转。在一个实施例中，旋转轴线102定位在测试元件内部，或者在其它实施例中定位在测试元件外部。

测试元件2100的壳体2115具有流体或者微流体以及层析结构。样品液体（尤其是全血）经由样品供应开口2112输送至测试元件2100。样品分析通道2116包括其在流动方向上的开始处的样品供应开口2112以及在结束处的测量区2119。通道部段2117在样品供应开口2112与测量区2119之间延伸，液体样品通过该通道部段2117在预定流动方向上流到测量区2119。在测试元件2100中出现的液体运输是通过毛细管力和/或离心力来进行的。

可以通过适当地选择样品分析通道2116的流体结构来影响液体样品的流动和/或流动速度。例如，在一个实施例中，通道部段2117、2118、2121的尺寸以促进毛细管力发生的方式选择。在其它实施例中，通道部段的表面是亲水的。同样，仅只有在外部力（例如，在一个实施例中为离心力）的作用之后，才能够进行样品分析通道2116的单个通道部段的进一步流动或者填充。

在其它实施例中，样品分析通道2116的不同部段的尺寸设置为不同并且/或者设置用于不同功能。例如，在一个实施例中，主要通道部段2118可以包含与体液样品进行反应的试剂系统，其中，在一个实施例中以干燥或者冻干形式提供至少一种试剂。在另一个实施例中还能够以液体形式来提供该至少一种试剂，至少一种试剂由容器106的流体储器108或者202供应至测试元件2100。

通道部段2117包括主要通道部段2118、毛细管站2120、以及次要通道部段2121。在一个实施例中，毛细管站2120实施为几何阀或者在另一个实施例中实施为疏水屏障。邻近毛细管站2120的次要通道部段2121引导由毛细管站2120测量过的样品数量。流过毛细管站2120的数量是通过离心力使用测试元件2100的旋转速度来控制。

在适当的旋转速度下，开始在次要通道部段2121中进行红血球或者其它细胞样品成分的分离。试剂可以容纳在通道部段2118中存在的试剂系统中，该试剂可以在一个实施例中以干燥形式提供，当样品流体进入到次要通道部段2121中时，试剂已经溶解。样品试剂混合物的成分被捕获在实施为室的收集区2122（血浆收集区）和2123（红细胞收集区）中。

在一个实施例中，邻近收集区2122的测量区或者测量结构2119包括测量室2124，该测量室2124在一个实施例中包含多孔吸收剂基体。废物室2125在流动方向上定位在测量室2124之后。在一个实施例中，反应参与物、样品成分、和/或试剂成分在流过测量室2124之后在废物室2125中进行处理。

在一个实施例中，废物室2125具有连接至测量区2119的流体连接件以便使其接纳已经流过测量区2119的液体。

此外，容器106设有清洗溶液供应器。清洗溶液通道或者导管2126邻近腔104’。在一个实施例中，清洗溶液通道2126在其端部与测量区2119流体连通，以便通过清洗溶液通道2126将清洗溶液抽吸到测量室2124中。对测量室2124的基体进行清洗，并且移除任何多余的干扰试剂参与物。清洗溶液随后也到达废物室2125。

图22示出了自动分析仪的示例。自动分析仪2200适应于接纳筒200。存在筒转动器2202，该筒转动器2202可操作用于使筒200围绕旋转轴线102旋转。筒转动器2202具有附接至夹持器2206的马达2204，夹持器2206附接至筒2208的一部分。筒200进一步示出为具有测量或者透明结构2210。筒200可以旋转以便使得测量结构2210处于测量系统2212的前面，测量系统2212可以例如在处理过的生物样品上执行光学测量。该附图中也示出了如先前所示出的旋转致动器404。该旋转致动器404可以用于打开筒200中的一个或多个流体储器。致动器404、筒转动器2202、以及测量系统2212均示出为连接至控制器2214的硬件接口2216。控制器2214包括：与硬件接口2216通信的处理器2218、电子储存器2220、电子存储器2222、以及网络接口2224。电子存储器2222具有机器可执行指令2230，该机器可执行指令2230使得处理器2218能够控制自动分析仪2200的操作和功能。电子储存器2220示出为包括当处理器2218执行指令2230时所获取的测量值2232。网络接口2224使得处理器2218能够经由网络接口2226将测量值2232发送至实验室信息系统2228。

图23示出了流程图，该流程图示出了用于操作图22的自动分析仪2200的方法。首先在步骤2300中，将生物样品放置到筒200的流体结构中。这可以手动地完成或者也可以在存在自动系统的情况下完成，该自动系统用于将生物样品分配或者移送到筒200中。接下来在步骤2302中，使用旋转致动器404向至少一个容器施加转矩以便克服腔与至少一个容器之间的摩擦，以及使至少一个容器围绕筒200的旋转轴线102相对于筒旋转以便打开可刺穿密封件。至少一个容器相对于筒的旋转会使得至少一个刺穿结构通过刺穿可刺穿密封件来打开密封件。例如，在图22中示出的示例中，致动器404与马达组件2202隔开。致动器404可以用于在马达2204使筒200旋转的同时使容器保持静止。接下来在步骤2304中，处理器2218控制筒的旋转速率以便使用流体结构来将生物样品处理成处理过的生物样品。接下来在步骤2306中，处理器控制筒的旋转速率以便迫使至少一种流体通过导管并且通过流体结构的至少一部分。腔与至少一个容器之间的摩擦使得至少一个容器以与筒相同的速率围绕旋转轴线旋转。最后在步骤2308中，使用测量结构2210、使用测量系统2212来执行测量2232。步骤2302、2304、2306可以执行多次并且以不同的顺序来执行。

附图标记列表

100筒

102旋转轴线

104中心腔

104’腔

106容器

108流体储器

110流体

112可刺穿密封件

114刺穿元件

116导管

118载体结构

120流体结构的空间

200筒

202第二流体储器

204第二流体

206截面线

400盖

402开口

404旋转致动器

406第一接合表面

408第二接合表面

410轴

412第一摩擦元件

414第二摩擦元件

416容器与载体结构之间的空间

418第一平面表面

420第二平面表面

600方向

700顺时针旋转

800逆时针旋转

900方向

1000旋转方向

1200筒

1202容器的表面

1204容器的表面

1300筒

1500筒的示出腔104’的部分

1600逆时针旋转

1800筒的示出腔104’的部分

1900筒的示出腔104’的部分

2000筒的示出腔104’的部分

2002旋转方向

2113冲洗液供应开口

2115壳体

2116样品分析通道

2117通道部段

2118主要通道部段

2119测量区或者测量结构

2120毛细管站

2121次要通道部段

2122血浆收集区

2123红细胞收集区

2124测量室

2125废物室

2130启动结构

2131冲洗液收集室

2132冲洗液通道

2133阀

2134通风通道

2135通风开口

2200自动分析仪

2202筒转动器

2204马达

2206夹持器

2208筒的部分

2210测量结构

2212测量系统

2214控制器

2216硬件接口

2218处理器

2220电子储存器

2222电子存储器

2224网络接口

2226网络连接

2228实验室信息系统

2230可执行指令

2232测量

2300将生物样品放置到流体结构中

2302使用旋转致动器向至少一个容器施加转矩以便克服腔与至少一个容器之间的摩擦，以及使至少一个容器围绕筒的旋转轴线相对于筒旋转以便打开可刺穿密封件

2304控制筒的旋转速率以便使用流体结构来将生物样品处理为处理过的生物样品

2306控制筒的旋转速率以便迫使至少一种流体通过导管和通过流体结构的至少一部分

2308使用测量系统通过测量结构来执行测量