[发明专利]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

说明书

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CD 4T细胞计数指示HIV治疗正在改变疾病的过程。

发明内容

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。