光流控诊断系统技术方案

用于快速分析物检测的光流控诊断系统和方法。该系统包括光流控传感器阵列、测试板和光学检测盒。传感器阵列支撑一个或多个不同的传感器单元，每个传感器单元具有设计用于临时进入测试板中的一系列不同种类的孔的反应器区段。一种孔是容纳待转移到反应器区段中的试剂溶液的样品池。另一种孔是排放室，其从反应器区段除去试剂溶液。第三种孔是着色剂池，其容纳可转移到反应器区段中的着色剂。最后，传感器单元转移到光学检测盒，在光学检测过程中，传感器单元被放置在隔离室中，使得其平坦的观察面位于与光学检测器透镜相对的观察窗中。

Optical flow control diagnosis system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光流控诊断系统相关申请的交叉引用本申请要求2017年3月8日提交的临时专利申请US62/468,762的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文并且作为依据。
本专利技术总体关于涉及酶或微生物的测量或测试系统和方法，更具体地关于改进的传感器和孔板及其光学检测特征。
技术介绍
在各种诊断测试中，酶联免疫吸附测定(ELISA)已被证明可提供引人注目且高性能的定量和定性结果。然而，目前的ELISA系统通常不适合在即时测试和其他现场应用中部署，因为存在如下常见缺点：长测试时间(3-6小时+过夜涂覆)；大样品和试剂消耗量(每个传感器孔50-100μL)；以及庞大而昂贵的微孔板阅读仪的要求。为了实现即时可行性，在相同的ELISA检测方案中需要许多性能改进。特别是，需要改进以使ELISA检测方案快速、经济、便携和完整。此外，非常适合即时应用的ELISA系统需要足够紧凑，以便在有限的空间、紧急关键护理部门以及研发实验室和现场应用中使用。一些现有技术系统，例如转让给加利福尼亚州帕洛阿尔托的Theranos公司的美国专利No.8,088,593中提出的系统，认识到了对即时诊断系统的需求，但未能充分优化光学检测效率并继续提倡庞大的孔板设计。因此，本领域需要一种改进的诊断系统及其组件，其能够实现快速、经济、便携、完整的ELISA检测方案，并且可以以适合于有限空间和现场应用的紧凑构型实现。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，用于光流控诊断系统的传感器单元配置用于顺序地移入和移出与多个离散孔的对准。传感器单元包括顶端。底端与顶端垂直间隔开。流体管道从顶端到底端连续延伸。反应器区段位于底端附近。流体管道可以在反应器区段的至少一部分上用反应性涂覆剂固定。并且反应器区段具有至少一个平面观察面，其至少部分地由光学透射材料制成。通过建立在诊断过程中分辨的生化分子的更均匀、更均一分布的光学颜色表示，平坦或平面观察面能够改善成像条件。平坦的观察面有利地散布受颜色影响的光，从而提高光学检测的效率、灵敏度和有效性。因此，光流控传感器单元的独特构型提高了分析物捕获效率，可以缩短测定时间，从而可以更快速地进行诊断，并最终促进高通量筛选。根据本专利技术的第二方面，用于光流控诊断系统的多孔测试板配置成与至少一个传感器单元相互作用，所述传感器单元顺序地移入和移出与多孔测试板的对准。测试板包括多个孔。每个孔具有由上口和下基部限定的孔深度。测试板中的每个孔具有大致相等的孔深度。至少三个孔排列在序列簇中。序列簇中的至少一个孔包含专用于容纳液体试剂的样品池。序列簇中的至少一个孔包括专用于从传感器单元排出液体试剂的排放室。并且序列簇中的至少一个孔包含专用于容纳液体显色剂的着色剂池。与标准的现有技术孔板相比，本专利技术的测试板体积较小。测试板可以避免手动添加试剂的要求。测试板有利于提高分析物捕获效率，并允许通过毛细管力或诱导压差或两者的组合,来添加和取出分析物(溶液)。测试板有助于在孔中使用预定的和预先填充的试剂，并为试剂/分析物的输送和排出提供有效的手段。此外，测试板与整个系统配合，该系统可以部署在患者床边、医生办公室和空间有限的实验室中。根据本专利技术的第三方面，提供了一种用于光流控诊断系统的光学检测盒。光学检测盒包括多个隔离室。每个隔离室的室高度由开放式室顶和封闭式底板限定。每个隔离室都有一个开放视口和光学不透明的侧面。每个隔离室适于在其中接收传感器单元的反应器区段。光学检测盒使得在各个光流控传感器单元之间可以防止光学串扰，因此如果需要，可以提高化学发光或荧光检测方案的准确度。光学检测盒有效地提高了光学检测的效率、灵敏度和有效性，并且直接促进了高通量测试过程。附图说明当结合以下详细描述和附图考虑时，将更容易理解本专利技术的这些和其他特征和优点，其中：图1显示了完整的微型自动化光流控诊断系统的透视图，该系统包括三个主要组件：传感器阵列、测试板、光学检测盒；图2是根据本专利技术的一个实施例的简化分解图，示出了单个光流控传感器单元和单个配合孔；图3是根据本专利技术实施例的传感器阵列的透视图；图4是透视图，示出了根据本专利技术的一个实施例的图3的传感器阵列悬在测试板的前两列孔上方；图5是大致沿图4中的剖面线5-5截取的测试板的局部视图，其填充图案显示某些含有试剂的孔和含有吸收垫的其它孔；图6A-D是沿着根据本专利技术原理进行的诊断测试中的步骤的渐进阶段描绘的传感器单元的正视图；图7是根据本专利技术的一个实施例的光学检测盒的透视图；图8是大致沿图7中的剖面线8-8截取的光学检测盒的剖视图，并且还示出了位于光学检测盒两侧的光学检测器；图9是从图8中9所示的外接区域截取的光学检测盒中的隔离室的放大视图，并且还示出了设置在其中的传感器单元的反应器区段的剖面图，用于对固定在其内表面上的生化分子进行颜色检测；图10是高度简化的示意图，示出了传感器单元的反应器区段形成有利地发散的透镜曲率的方式，该透镜曲率具有放大光学性质和改善检测性能的能力；图11是类似于图4的视图，但也包括光学检测盒和光学检测器，箭头表示组件之间建议的相对移动；图12是类似于图6A中的扁平尖端传感器单元的剖面图，其中悬挂有相对大的试剂溶液液滴；图13通过显示如图2中的方形到圆形的逐渐变细放样混合尖端传感器单元并且具有悬挂在其上的相对小的试剂溶液液滴的剖面视图，而与图12进行比较；图14是设置在具有互补的扁平形基座的孔中的图12的传感器单元的前端的放大局部视图；图15通过示出设置在具有互补的放样切割基座的孔中图13的传感器单元的前端的放大局部视图，而与图14进行比较；和图16示出了具有选择性合并/共同排放室的测试板的替代实施例。具体实施方式参考附图，其中在几个视图中相同的数字表示相同或相应的部件，根据本专利技术的一个示例性实施例的光流控诊断系统通常在图1中以20示出。自动光流控诊断系统20设计用于快速生物和化学分析。它的许多优点包括使用的分析物和试剂溶液少于传统方案中使用的量。此外，系统20能够执行高通量检测，因为其能够自动加载和卸载溶液。一般而言，光流控诊断系统20由三个主要部件或模块组成：传感器阵列22、测试板24和光学检测盒26。每个模块独立于其他两个模块，从某种意义上说，每个模块都能够独立使用，而与其他模块中的独特属性无关。然而，当在包括光流控诊断系统20的组合中使用时，所有这三个模块都找到了它们最大的实现成就。传感器阵列22包括多个布置成形的传感器单元28。单个传感器单元28在图2中示出。本专利技术可以仅使用单个传感器单元28来实施，如图2所示，然而通过将传感器单元28的数量增加至如图3所示的单片阵列22，从而可以同时进行多个诊断测试以获得更高的效率。图3的阵列22描绘了示例性布置，其中二十四个传感器单元28以两列的形式连接，每列包含十二个传感器单元28。在阵列22构型中，一个传感器单元28的中心与下一个相邻传感器单元28的中心之间的距离可以是0.002至0.354英寸或甚至更大。从图3的有利位置，传感器单元28中的一列可描述为第一列或左侧列，另一列可被描述为第二列或右侧列。在使用中，当传感器阵列22以类似跳跃的方式通过诊断测试的顺序步骤移动时，第一列落后第二列。也就是说，第二列始终是前导列。尽管阵列22在若干图中示为2×12矩阵，但阵列22中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光流控诊断系统的传感器单元，配置为顺序移入和移出与多个离散孔的对准，所述传感器单元包括：顶端、与所述顶端垂直间隔开的底端，从所述顶端到所述底端连续延伸的流体管道，邻近所述底端的反应器区段，所述流体管道包括固定在所述反应器区段中的流体管道至少一部分上的反应性涂覆剂，和所述反应器区段具有至少一个平面观察面，所述平面观察面的至少一部分由光学透射材料制成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.08 US 62/468,7621.一种用于光流控诊断系统的传感器单元，配置为顺序移入和移出与多个离散孔的对准，所述传感器单元包括：顶端、与所述顶端垂直间隔开的底端，从所述顶端到所述底端连续延伸的流体管道，邻近所述底端的反应器区段，所述流体管道包括固定在所述反应器区段中的流体管道至少一部分上的反应性涂覆剂，和所述反应器区段具有至少一个平面观察面，所述平面观察面的至少一部分由光学透射材料制成。2.如权利要求1所述的传感器单元，其中所述管道和所述观察面之间的所述反应器区段的部分包括大致平凹的透镜。3.如权利要求1所述的传感器单元，其中所述流体管道具有连续的剖面区域。4.如权利要求1所述的传感器单元，其中所述流体管道大致是圆柱形。5.如权利要求1所述的传感器单元，其中所述反应器区段的所述预定外部几何形状大致是方形。6.如权利要求1所述的传感器单元，其中所述传感器单元包括邻近所述顶端的耦合器区段，所述耦合器区段包括以所述流体管道为中心的圆锥形逐渐变细外表面。7.如权利要求1所述的传感器单元，其中所述反应器区段具有大致以所述流体管道为中心的预定外部几何形状，所述反应器区段具有直接邻近所述管道的所述底端形成的前端，所述前端具有方形到圆形放样的混合过渡。8.如权利要求7所述的传感器单元，还包括测试板，所述测试板具有形成在其中的至少一个孔，所述孔具有基座，所述基座配置有与所述反应器区段的所述前端互补的凹入的方形到圆形形状。9.如权利要求1所述的传感器单元，还包括至少一个隔离室，所述隔离室具有开放室顶和开放视口以及光学不透明侧面，所述反应器区段设置在所述隔离室中，其中所述观察面通过所述视口暴露。10.一种用于光流控诊断系统的多孔测试板，其配置成与至少一个传感器单元相互作用，所述传感器单元顺序地移入和移出与测试板的对准，所述测试...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·K·凯吴，范旭东，
申请(专利权)人：奥普图弗卢迪克生物鉴定有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US