CN113748321B - 单次使用的临床分光光度计 - Google Patents

Abstract

本公开中描述的单次使用的分光光度计可以从一滴全血中测量一个或多个血液化学分析物。一种被动过滤系统获取全血并且将血浆与溶解的报道分子一起输送到一个或多个分光光度计，分光光度计可以在以光学检测频率为中心的窄带光谱下操作。分光光度计检测由化学反应导致的血浆吸收的变化，以确定一种或多种分析物的浓度或活性。

Description

单次使用的临床分光光度计

相关申请的交叉引用

本申请是于2019年11月29日提交的申请号为PCT/US19/63877的国际申请的部分继续申请，其要求于2018年11月29日提交的申请号为62/772,778，于2019年3月12日提交的申请号为62/817,706和于2019年6月7日提交的申请号为62/858,865的美国临时申请的优先权，上述申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及单次使用的、一次性的数字生物传感器和具有全血样品制备的基于集成电路的生物传感器。

背景技术

化学测试可用于测量在血液中循环的一种或多种分析物，即内源性化合物的浓度或活性。这些分析物通常是小分子，例如离子、血液气体和酶。分析物的示例包括白蛋白、血尿素氮、尿酸、钙、二氧化碳(碳酸氢盐)、氯化物、肌酸酐、葡萄糖、钾、钠、镁、磷、乳酸盐、淀粉酶、乳酸脱氢酶、直接胆红素、总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、甘油三酯、总胆红素、总蛋白、肌酸激酶、丙氨酸转氨酶(ALT)、碱性磷酸酶(ALP)、天冬氨酸转氨酶(AST)和γ谷氨酰转移酶。这些化学测试通常也被称为血液化学、一般化学、基本或综合代谢检测组合(metabolic panel)、化学检测组合(chemistry panel)或特定器官检测组合(organpanel)。来自化学测试的结果可以提供对肾、肝、心脏、胰腺、骨和肺以及其他生物系统的功能的深入了解。

化学测试的结果可能是时间上极其敏感的，然而能够执行这种测量的仪器通常被归入急诊部门和中央实验室，并且需要繁重的校准和维护。

分光光度法由Arnold Beckman于1940年开发。尽管已经发展了用于各种血液测试的测试模式，但是分光光度法仍然是现代实验室测试的基础。本公开将分光光度计小型化并将其集成到单次使用的一次性装置1中。使用者可以将来自手指针刺或静脉穿刺的血液样品放置在装置1的入口上。样品被吸入膜过滤样品制备系统，该系统被动地将血浆提供给一次性分光光度计，用于量化样品中的一种或多种分析物。

分光光度计15可以在如下的各个方面不同于常规的分光光度计：1)本公开中的检测可以在未稀释的样品上进行，2)路径长度39可以比常规分光光度计中的短得多，3)照明可以来自发射具有窄带光谱的光21的LED 5，4)反射器6可以由注塑成型的塑料制成，5)试剂可以在干燥状态下储存在装置1中，并且6)每个容器可以有至少一个光电二极管，7)本公开中的分光光度计可以集成到单次使用的一次性用品。

发明内容

装置1是用于测量血浆17中的一种或多种分析物36的浓度或活性的单次使用的临床分光光度计，装置1可以包括：

电池40，可以与分光光度计15电连接，其中电池40可以向分光光度计15供电；

数字显示器41，可以电连接到分光光度计15，其中数字显示器40可以显示血浆17中的一种或多种分析物的浓度；过滤器2，可以安装在表面11上，其中过滤器2可以是血浆分离膜，并且其中过滤器2可以浸渍有报道分子56。

表面11，可以将过滤器2与分光光度计15流体连接，其中来自过滤器2的血浆17可以直接从表面11流入分光光度计15；

化学反应35，可以是由容器19中的血浆17中的分析物36的浓度或活性限制的均相反应，并且其中报道分子56可以是化学反应35的产物或反应物，

分光光度计15，可以包括具有悬浮地溶解的报道分子56的血浆17，其中分光光度计15可以测量容器19中的血浆17中的报道分子56的浓度的变化速率或绝对变化，并且计算容器19中的血浆17中的分析物36的相应浓度或活性。

附图说明

图1A示出了可以具有过滤器2、表面11和分光光度计15的装置1的截面侧视图。

图1B是安装在PCB 3上的IC 9和LED 5的截面俯视图。

图1C示出了具有安装在PCB 3上的通道23、25的胶带10的截面俯视图。

图1D示出了安装在胶带10上的过滤器2、过滤器55和AOW 4的截面俯视图。

图1E是具有反射器6的装置1的俯视图。

图2示出了具有安装在AOW 4上方的IC 9和过滤器2的装置1的截面侧视图。

图3是装置1的截面侧视图，其中盖64用于将血浆17保持在容器19中。

图4A示出了装置1的实施例的截面侧视图，其中过滤器2安装在AOW 4上，并且AOW4安装在PCB 3上。

图4B示出了具有两个LED的装置1的实施例的截面侧视图，LED 5和LED 26将光发射到同一容器19中。

图5示出了装置1的反射分光光度计实施例的截面侧视图。

图6是装置1的截面侧视图，其中过滤器2在毛细管22中。

具体实施方式

分光光度计15可以是吸收分光光度计，其中光21穿过血浆17，并且其中报道分子56可以吸收穿过血浆17的光21的部分或全部。分光光度计15可以是反射分光光度计，其中光21反射离开血浆17，并且其中报道分子56可以吸收反射离开血浆17的光21的部分或全部。分光光度计15可以是单频分光光度计。分光光度计15可以使用以光学检测频率60为中心的窄带光谱来操作。分光光度计15可以被配置成测量血浆17中的分析物36的浓度或活性。分光光度计15可以被配置成测量容器19中的血浆17在光学检测频率60处的吸收的绝对变化或变化率。分光光度计15可以被配置成测量容器19中的血浆17中的报道分子56在光频率60处的吸收的变化率或绝对变化。分光光度计15可以包括表面毛细管22，表面毛细管22可以将过滤器2或表面11与容器19流体连接。分光光度计15可以包括能够发射在光学检测频率60处具有峰值频率的光21的发光二极管(LED)5。LED 5能够发射具有具有窄带光谱的光21。分光光度计15可以包括反射器6，反射器6能够将检测频率60的光21重新定向为穿过容器19中的血浆17并到达光电探测器8上。反射器6能够将处于检测频率60的光21重定向为垂直于光电探测器8的检测平面通过血浆17。分光光度计15可以包括对处于检测频率60的光21敏感的光电探测器8。光电探测器8能够测量容器19中的血浆17的透射率随时间的变化，其由容器19中的血浆17中的报道分子56的浓度随时间的变化而产生，对应于容器19中的血浆17中的分析物36的浓度或活性。光电探测器8能够以检测频率60测量容器19中的血浆17的透射率随时间的变化，其由干扰随时间的变化而产生。光电探测器8能够以检测频率60测量容器19中的血浆17中的报道分子56的透射率随时间的变化。

装置1可以分析各种样品类型，例如全血、血浆、血清、血浆产品、校准物、纯化溶液、泪液、唾液和尿液。装置1和分光光度计15可以分析容器19中的含水样品。装置1可以用于测量以下分析物的血浆浓度：白蛋白、血尿素氮、尿酸、钙、二氧化碳(碳酸氢盐)、氯化物、肌酸酐、葡萄糖、钾、钠、镁、磷、乳酸盐、淀粉酶、乳酸脱氢酶、直接胆红素、总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、甘油三酯、总胆红素、总蛋白、肌酸激酶、丙氨酸转氨酶(ALT)、碱性磷酸酶(ALP)、天冬氨酸转氨酶(AST)和γ谷氨酰转移酶，以及其它分析物。分析物也可以称为内源性化合物。

多路复用

光学检测频率60可以是340nm、405nm、467nm、550nm、600nm、850nm或其它频率。分光光度计15可以包括多个容器，光21可以通过多个容器传播到多个光电探测器。分光光度计15可以包括单个反射器6和单个LED 5，其中反射器6具有必要的光学元件以分离来自单个LED 5的光21并且使分离的光重新定向通过多个容器到达多个光电探测器上。每个容器可以在专用光电探测器的上方、下方，或者与专用光电探测器邻近、邻接或接近。分光光度计15可以具有多个容器，其中每个容器可以各自与单个光电探测器相邻。分光光度计可以包括单个过滤器2和多个容器，使得来自全血16的血浆17可被动地从过滤器2经过一个或多个表面流入多个容器。多个分光光度计可以共享单个过滤器，使得来自全血16的血浆17可以被动地从过滤器2流入多个分光光度计中的多个容器。装置1可以包括一个或多个表面，该一个或多个表面可以将一个或多个过滤器流体连接到一个或多个分光光度计中的一个或多个容器。装置1可以包括多个分光光度计，其中多个分光光度计可以在不同的检测频率下操作。多个分光光度计可以共享单个IC 9或AOW 4。

反应

化学反应35可以由多个反应组成。化学反应35可以是均相且无标记的。化学反应35可以由容器19中的血浆17中的分析物36的浓度或活性来限制。对于由分析物36的浓度或活性来限制的化学反应35，分析物36的浓度或活性可以是化学反应35中的限速试剂(ratelimiting reagent)，或者分析物36的浓度或活性可以是化学反应35中的终点限制试剂(endpoint limiting reagent)。报道分子56可以是化学反应35的产物或反应物。报道分子56在化学反应35中可以过量，其中报道分子56可以不是限速试剂。溶解试剂33在血浆17中可以过量，以使化学反应35可以受分析物36的浓度或活性的限制。报道分子56或报告试剂可以是可以以线性消光系数吸收光的分子，从而报道分子56的浓度变化可以使用比尔-朗伯定律(Beer-Lambert’s law)计算。报道分子56可以吸收处于光学检测频率60的光。报道分子56可以在光学检测频率60处具有吸收峰值。

化学反应35可以是零级、伪零级、一级或更高级化学反应。在速率测量中，可以测量消耗或产生报道分子56的速率。该速率可以与血浆17中的一种或多种分析物的浓度或活性成比例。在终点测量中，可以测量消耗或产生的报道分子56的总量。该量可以与一种或多种分析物的生理浓度或活性成比例。

化学反应35可以改变容器19中的血浆17在光学检测频率60处的吸收。化学反应35可以改变容器19中的血浆17中的报道分子56的浓度。容器19中的血浆17中的报道分子56的浓度变化可以改变容器19中的血浆17在光学检测频率60处的吸收。通过在两个不同的时间点测量来自LED 5的容器19中的血浆17的光吸收，并考虑所经过的时间，可以计算反应35的速率或终点测量。

表面11可以用表面试剂30涂覆。邻近间隙12的表面11可以用诸如表面试剂30的亲水试剂31涂覆。过滤器2可以用过滤器试剂32涂覆或浸渍。容器19可以在内部用容器试剂34涂覆。AOW 4的底部表面可以用表面试剂30或容器试剂34涂覆。附加试剂37可以干燥成干燥球体38的形式。干燥球体38可以放置在容器19的顶部、容器19的底部、容器19的内部、过滤器2的下方、过滤器2的上方、过滤器2的旁边、或间隙12中。干燥球体38可以通过低压冻干法(lyophilization)制备。干燥球体38的直径可以小于2mm、1.5mm、1mm、0.75mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm或0.1mm。干燥球体38在与诸如血浆17的流体接触时可以溶解。所有试剂可以干燥地储存在装置中，直到被血浆17再水合。

从手指针刺或静脉全血抽取的一滴全血16可以施加在过滤器2上。全血16可以与过滤器试剂32混合。过滤器2可以捕获全血16中的血细胞并让其通过血浆17。血浆17可以与过滤器试剂32混合。血浆17可以从过滤器2流到表面11上。在槽25内，血浆17可以在表面11上通过毛细作用移动(wick)或成片流动(sheet)经过间隙12。亲水试剂31可以促进血浆17成片流动或通过毛细作用移动经过间隙12进入表面毛细管22。表面毛细管22可以形成在AOW 4和表面11之间，或在IC 9和表面11之间。血浆17可以与表面试剂30混合。表面毛细管22可以连接到容器19，使得血浆17可以流离表面毛细管22并流入容器19。血浆17可以由于毛细作用而向上或向下流到容器19，并且一旦到达容器19的相对侧就可以停止流动。血浆可以接触透镜51或突起50，并且过量的血浆可以通过出口52排出。出口52可以是允许空气通过的空气通道。

报道分子56可以包括在表面试剂30、亲水试剂31、过滤器试剂32、容器试剂34或附加试剂37中。血浆17可以与干燥的报道分子56、表面试剂30、亲水试剂31、过滤器试剂32、预过滤器试剂、容器试剂34和附加试剂37混合，或者溶解上述试剂。报道分子56、表面试剂30、亲水试剂31、过滤器试剂32、容器试剂34或附加试剂37可以合并或溶解到血浆17中的溶解试剂33中。报道分子56、表面试剂30、亲水试剂31、过滤器试剂32、容器试剂34或附加试剂37可以在与血浆17接触时溶解。

血浆17中的溶解试剂33可以参与容器19中的血浆17中的化学反应35或引发反应35，化学反应35可以改变容器19中的血浆17在光学检测频率60处的血浆吸收。

装置1可以被配置成执行两个多路复用的化学化验。可具有医学相关性的化学化验是丙氨酸转氨酶(ALT)和天冬氨酸转氨酶(AST)。图1中的设计可以被配置成使得分别在容器19和容器7中独立且同时地执行ALT测量和AST测量。ALT可以使用过滤器2在通道25内的表面11上和容器19中进行。AST可以使用过滤器55在通道23内的表面11上和容器7中进行。用于测量ALT和AST的化学反应是化学反应35的两个示例。

用于测量ALT的化学反应可以包括：1)血浆中的ALT催化氨基从L-丙氨酸转移到α-酮戊二酸以形成L-谷氨酸和丙酮酸，和2)乳酸脱氢酶(LDH)催化丙酮酸转化为乳酸和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)氧化成NAD+。用于测量AST的化学反应可以包括：1)AST催化L-天冬氨酸和α-酮戊二酸转化为草酰乙酸和L-谷氨酸，和2)苹果酸脱氢酶(MDH)催化草酰乙酸转化为苹果酸和NADH氧化为NAD+。可以大量引入用于测量AST和ALT的试剂底物(reagentsubstrate)，因此化学反应的速率可以分别受到血浆17中的内源性AST和ALT的速率的限制。同时用于ALT和AST反应的报道分子56可以是NADH。NADH具有以340nm为中心的窄带吸收光谱，因此在化学反应中消耗的NADH的量或速率可以通过利用来自LED 5的光照射容器19和容器7来测量，LED 5发射具有340nm光学检测频率的窄带光谱的光21。反射器6可以将来自LED 5的光21重新导向容器7和容器19中。在速率测量中，在340nm处的吸收的变化率可以由NADH转化为NAD+引起，并且可以与血浆17中存在的ALT或AST的量成比例。光电探测器8可以测量传输通过容器19中的血浆17的光量随时间的变化，并且可以根据存储在IC 9上的校准值确定内源性ALT和AST的相应浓度。

用于ALT的过滤器2的过滤器试剂可包括干燥的L-丙氨酸、NADH、α-酮戊二酸、LDH和赋形剂。用于ALT的表面试剂可以包括L-丙氨酸、NADH、α-酮戊二酸、LDH和赋形剂(excipient)。用于ALT的容器试剂可以包括最大化毛细管力的亲水试剂、L-丙氨酸、NADH、α-酮戊二酸、LDH和赋形剂。用于ALT的附加试剂可以包括L-丙氨酸、NADH、α-酮戊二酸、LDH和赋形剂。

用于AST的过滤器55的过滤器试剂可以包括干燥的L-天冬氨酸、NADH、α-酮戊二酸、MDH和赋形剂。用于AST的表面试剂可以包括L-天冬氨酸、NADH、α-酮戊二酸、MDH和赋形剂。用于AST的容器试剂可以包括最大化毛细管力的亲水试剂、L-天冬氨酸、NADH、α-酮戊二酸、MDH和赋形剂。用于AST的附加试剂可包括L-天冬氨酸、NADH、α-酮戊二酸、MDH和赋形剂。

通过将ALT试剂专门施加到过滤器2、通道25内的表面11上或容器19中，ALT化学反应可以被限制在容器19内。通过将AST试剂专门施加到过滤器55、通道23内的表面11上或容器7中，AST化学反应可以被限制在容器7内。

全血16可以被同时施加于过滤器2和过滤器55。可以同时或在不同时间测量容器19和容器7中的化学反应。

ALT和AST都是化学反应35的示例，其中速率测量可以与全血16中的ALT和AST的活性成比例。化学反应35可以是速率反应，其中测量可以在单个容器19中进行。

化学反应35可以是终点反应，其中测量可以在两个容器即容器19和容器7中进行。容器19可以用于测量产生或消耗的报道分子56的浓度，而容器7可以用于测量在任何消耗或产生之前的报道分子56的浓度。在容器7中的溶解试剂可以省略化学反应35所必需的关键试剂，其中在容器7中的报道分子56既不会被消耗也不会产生。

ALT化验中的噪音的主要来源可以是通过化学反应35以外的内源反应而将NADH自然氧化成NAD+。容器7可以用作空白容器以测量NADH的自然氧化，或其它空白测量。空白测量可以从容器19中的化学反应35中减去，或者从其它化学反应测量中减去，以消除NADH的自然氧化或其它噪声源的影响。溶解试剂中可以省略L-丙氨酸，因此化学反应35不能在容器7中进行，而仅能在容器7中进行空白测量。在ALT的情况下，NADH可以在过滤器2中干燥，过滤器2可以在测量容器7和容器19之间共用。空白容器可以用于测量可以在化验的运行时间期间改变血浆吸收的干扰物质。

装置1可以包括空白过滤器55，空白过滤器55可以产生不含报道分子56的血浆17。装置1可以包括空白容器7，空白容器7可以积累由空白过滤器55产生的血浆17，以测量不含报道分子56的血浆17的吸收，或空白测量。空白测量可以用于确定溶解在血浆17中的报道分子56的浓度，或血浆17的固有吸收，或两者。空白测量可以从其它容器中的吸收测量中减去。通过提供反应35发生之前和之后的报告试剂56的浓度，空白测量或NADH-空白测量可以组合起来测量终点反应。

LED 5的发射的光学检测频率60可以被选择为对应于产生最大信噪比的分析物36的光谱吸收率。

多个容器可以包括具有多种溶解试剂的血浆，其中一个容器中的溶解试剂可以与下一个容器不同。可以利用具有多个光学检测频率的光照射多个容器，其中一个容器中的光学检测频率不同于下一个容器的光学检测频率。多个容器可以从共用的过滤器接收血浆。一些容器可以用作空白，其中化学反应35可以不进行。来自空白容器的结果可以与来自分析物测量容器的结果组合，其中测量了分析物的浓度或活性。

分析物测量

分光光度计15可以包括集成电路(IC)9，其可以集成或嵌入一个或多个光电探测器，即光电探测器8。IC 9可以集成计算电路，该计算电路可以根据透射率测量计算吸收测量。计算电路可以根据容器19中的血浆17中的报道分子56的透射率的变化率或绝对变化而计算容器19中的血浆17中的报道分子56的吸收的变化率或绝对变化。计算电路可以根据容器19中的血浆17的透射率的变化率或绝对变化而计算容器19中的血浆17的吸收的变化率或绝对变化。计算电路可以计算透射率的连续测量的比率。计算电路可以以诸如2、e、8、10、16或任何其它的基数执行对数函数。计算电路可以执行反对数函数，即，以诸如2、e、8、10、16或任何其他为底的指数函数。计算电路可以使用比尔-朗伯定律和血浆17的吸收的连续测量或透射率的连续测量、容器19中的标称路径长度、连续测量之间的经过时间和报道分子56的消光系数来计算容器19中的血浆17中的分析物36的浓度或活性。计算电路可以根据来自控制容器的连续透射率或吸收测量来计算容器19中的血浆17中的分析物36的浓度。计算电路可以是算术逻辑单元(ALU)、数字信号处理器(DSP)或查找表，或其组合。存储或编码在装置1中的存储信息可以存储或编码在集成在IC 9中的易失性或非易失性存储器中，或者存储或编码在电连接到IC 9的单独的存储芯片IC中。存储信息可以存储或编码容器19的标称路径长度和报道分子56的消光系数。

路径长度控制

路径长度39可以是光21从LED 5穿过容器19中的血浆17的距离。不同的光线21可以沿多条路径穿过容器19中的血浆17。路径长度39可以是不同光线21穿过容器19中的血浆17的距离分布的平均值。路径长度39可以小于5mm、4mm、3mm、2mm、1.5mm、1.25mm、1mm、0.75mm、0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.25mm。不同光线21传播通过容器19中的血浆17的距离分布的方差系数可以小于50％、25％、15％、10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％或1％。对于具有多个容器的装置1，每个容器的路径长度可以不同。

标称路径长度是可以从设计规范和测量中计算出的长度，以估计实际的路径长度39。装置1中的路径长度39通常比传统的定量分光光度计短得多。因此小的制造公差会极大地影响路径长度39。容器19的标称路径长度会由于制造公差而不同于实际的路径长度39。实际光程长度39和标称光程长度之间的这种差异会影响分光光度计15的性能。在制造过程中可以单独或组合测量每个容器的标称光程长度或每个容器的标称光程长度的特性(aspect)，并且可以将其存储在存储信息中。在制造期间可以单独或组合测量的标称路径长度的特性可以包括容器9的深度、胶带10的厚度、反射器6的轮廓、突起50的轮廓、透镜51的轮廓、IC 9和表面11的共面、PCB上LED 5的位置、LED 5相对于反射器6的相对位置、LED 5相对于容器19的相对位置、以及反射器6相对于容器19的相对位置或光21在光电探测器8的检测平面上的入射角21。可以数学地组合或一次测量标称路径长度的多个特性。标称路径长度可以是标称路径长度的一个或多个特性的组合。标称路径长度可以与实际的路径长度39相差小于20％、15％、10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％或1％的路径长度误差。

从容器19的壁散射的光可以加宽光线21行进的距离的分布，并因此影响路径长度误差。容器19和光电探测器8的结构可以被配置成避免或减少对从容器19的壁散射的光21的探测。光电探测器8可以被插入容器19的接近光电二极管8的孔隙中，以减少或消除对从容器19的壁散射的光21的探测。容器19和光电探测器8的结构可以被配置成避免或减少从容器19的壁散射的光21。容器19的侧壁可以具有1°、2.5°、5°、10°、12.5°或15°的拔模角(draft angle)，其中容器19朝向光电探测器8变宽，拔模角可以减少或消除从反射器6辐射出去的、并且不正交于即不垂直于光电探测器8的平面的光线21从容器19的壁散射。

来自LED 5的光21可以被反射器6改变定向，使得光21垂直或倾斜地入射到光电探测器8的平面。对于较好的路径长度39控制，光21可以垂直入射到光电探测器8的平面，使得处于倾斜角度的杂散光线可以通过组合小角度的对称和三角法而产生最小的附加路径长度误差。

另一大的路径长度误差源是在容器19顶部的空气-血浆界面。在容器19顶部的血浆弯液面在运行时取决于过滤器2提取的血浆17的体积而可以膨胀、收缩或改变形状。突起50可以接触容器19顶部的血浆17，使得光21可以直接从反射器6传播到血浆中。光21可以避免穿过空气-血浆界面。

窄带光谱

光学检测频率60可以是窄带光谱的峰值频率。窄带光谱可以是频率峰值和半峰全宽(FWHM)小于200nm、100nm、50nm、25nm、20nm、15nm、10nm、5nm、4nm、3nm、2nm或1nm的光谱。

滤光器

从LED 5发射的光21可以具有没有或具有小的峰值频率的宽光谱。光21可以是白光。为了实现在单一频率下以窄带光谱工作，分光光度计15可以包括滤光器80。滤光器80可以在光学检测频率60处具有光学通带，滤光器80的通带带宽(passband bandwidth)可以小于200nm、100nm、50nm、25nm、20nm、15nm、10nm、5nm、4nm、3nm、2nm或1nm。滤光器80可以放置在如下的装置上或附近：光电探测器8、IC 9、反射器6的入口、反射器6的透镜58、透镜51、突起50、反射器6、LED 5、透镜57。滤光器80可以放置在LED 5和光电探测器8之间的光21传播的路径中。滤光器80可以涂覆于光电探测器8、IC 9、反射器6的入口、反射器6的透镜58、透镜51、突起50、反射器6、LED 5、透镜57。装置1可以包括多个分光光度计，其中滤光器具有相同或不同的光学通带。

集成电路

IC 9可以是互补金属氧化物半导体(CMOS)IC。IC 9可以包括电连接到诸如电容器的电荷积分器的光电探测器8。光电探测器8可以产生与入射到光电探测器8表面的光成比例的光电流。该光电流可以使电荷积分器充电或放电。电荷积分器可以连接到嵌在IC 9上的放大器或比较器。IC 9可以产生第一参考电压，第一参考电压可以用作比较器的比较触发器。IC 9可以驱动电流通过LED 5。IC 9可以使电荷积分器预充电到第二参考电压。IC 9可驱动电流通过LED 5，并测量积分时间，直到电荷积分器电压达到第一参考电压并触发比较器。积分时间可以是从电荷积分器不再预充电时直到比较器被触发并切换状态所经过的时间。可以对比较器的电荷积分器电压或输入进行斩波以使1/f噪声最小化。比较器的输入可以被反相。平均积分时间可以是比较器输入处于反相和非反相状态的两个积分时间之间的平均值。平均积分时间可以对应于入射到光电探测器8的来自LED 5的光的辐射通量，并且通过扩展对应于被测量的分析物36的浓度或活度。IC 9可以在反应35之前、期间或之后对容器19中的血浆17的吸收进行一个或多个时间分辨血浆吸收测量(time resolvedplasma absorption measurement)。

IC 9可以集成有控制装置1的状态的微控制器或微处理器、存储校准数据和结果的存储器、驱动LED并从电池40汲取功率的功率管理单元。IC 9可集成有升压转换器或功率转换器以将电源电压增加到电池40可提供的电压以上。通过集成升压转换器，用于IC 9、LED 5和显示器41的电源电压可以被升压，并且装置1可以使用单个电池40，装置1可以从电池40吸收小于20mA、或小于10mA、或小于5mA、或小于2mA、或小于1mA、或小于0.5mA。

温度控制

温度是重要的因素，它可以改变LED 5发射的光功率、光电探测器8的灵敏度或反应35中酶或其它试剂的活性。IC 9可以集成有一个或多个温度传感器，以测量IC 9、表面11、血浆17、LED 5的温度或装置1内部的环境温度。温度传感器可以是具有确定温度系数的任何电子装置，例如双极结型晶体管(BJT)、二极管、带隙(bandgap)或电阻器。可以在制造期间使用单点制造温度校准或多点温度校准来校准一个或多个温度传感器。温度传感器可以在制造期间在制造温度下被浸泡和校准。制造温度可以等于运行时间加热器温度，例如25C、30C、35C、36C、37C、38C、39C或40C。运行时间可以被限定为装置1被激活的时间。一个或多个温度传感器校准值以及将它们与运行时间温度测量组合的算法可存储在IC 9上的存储器中。温度传感器校准值可与来自温度传感器的运行时间温度测量组合以提供准确的温度测量。校准的运行时间温度测量可以精确到实际温度的2C、1C、0.5C、0.25C或0.1C内。LED5、集成在IC 9中的BJT和集成在IC 9中的电阻器可以是温度传感器。来自温度传感器的校准测量可用于针对运行时间中的温度变化或运行时间温度与制造温度之间的差而数学地补偿血浆吸收测量。

IC 9可以集成有带隙或其它电路，以产生具有或不具有温度补偿的电流。通过LED5的电流可以被温度补偿以控制LED 5的输出功率。制造温度下的LED 5的温度系数和电子特性可以被测量并存储在IC 9的存储器中。LED 5的温度系数可以用于补偿运行时间中的温度变化或运行时间温度和制造温度之间的差。LED 5可以用于利用LED 5的温度系数和电子特性测量LED 5在运行时间的结温。测量LED 5在运行时间的结温的电子装置可以集成在IC 9中。可以补偿用于比较器的第一或第二参考电压，使得光电流的积分时间相对于运行时间中的温度变化或运行时间温度与制造温度之间的差是恒定的或几乎恒定的。

反应35可以在较高的反应温度下提供较高的信噪比，较高的反应温度即30C和40C之间的生理温度，例如30C、35C、36C、37C、38C、39C或40C。IC 9可以集成有电路以提高反应35的反应温度或将反应温度保持在所需反应温度的2C、1C、0.5C、0.25C、0.125C内。IC 9可以集成有一个或多个加热器电路，以提高反应35的反应温度或将反应35保持在所需反应温度的2C、1C、0.5C、0.25C、0.125C内。加热器可以是集成在IC 9中的加热器电阻器。加热器电阻器可以集成到IC 9的硅衬底中。集成到IC 9的硅衬底中的加热器电阻器可以是n阱、p阱或掺杂阱电阻器。加热器电阻器可以集成到IC 9的层间电介质(ILD)中。集成到ILD中的加热器电阻器可以包括由多晶硅或金属制造的电阻器。加热器可以被加热到运行时间加热器温度。运行时间加热器温度可以通过温度传感器测量。反应温度可以通过温度传感器测量。

温度传感器可以放置在加热器附近。温度传感器可以放置在加热器的1mm、500um、250um、125um、100um、50um、25um、20um、10um或5um内，用于更好的温度控制。加热器可以是温度传感器。温度传感器可以放置在IC表面附近或表面处的ILD中，以测量反应温度或IC上方的容器19中的血浆17的温度。反应温度可以是容器19中的血浆17的温度。金属盘或金属导通孔可用于将IC 9上方的容器19中的血浆17热耦合到嵌入IC 9中的传感器。

可以调节通过加热器的功率。加热器调制方案的示例包括脉冲宽度调制、幅度调制和频率调制。运行时间加热器温度可以与反应温度相差以热损失偏移。IC可以通过增加运行时间加热器温度来补偿热损失偏移。可以使用加热器的稳态功耗来估计热损失偏移。加热器可以是嵌入IC 9的硅衬底中的阱电阻器。加热器可以是圆形的并且围绕光电探测器8的外周边外接，加热器可以由并联和串联的多个单独的电阻器构成。加热器可以使用数字脉冲宽度调制技术来供电。容器19中的血浆的体积可以小于1uL，并且从光电二极管8到容器19的相对端的距离可以小于1mm，以确保热量从加热器到血浆17快速均匀分布。

光电探测器

IC 9上的所有光电探测器可以彼此等距并排列成行。该线性等距光电探测器布置的偏差可以小于1mm、0.5mm或0.25mm。IC 9上的光电探测器可以彼此近似等距并且近似排成一行。IC 9上的光电探测器可以间隔小于3mm、2.5mm、2mm、1.75mm、1.5mm、1.25mm、1mm或0.5mm。光电探测器8可以是任何对光强度敏感的光电装置。光电探测器8可以是有源像素传感器或电荷耦合传感器。光电探测器8可以是任意光敏CMOS装置。光电探测器8可以是光电二极管。光电探测器8可以是多晶硅光电二极管或嵌入衬底中的光电二极管。光电探测器8可以是n掺杂或p掺杂阱二极管。光电探测器8可以以隔离阱或堆叠结构实施，以消除来自集成在IC 9中的其它光电探测器或集成在IC 9上的其它噪声电子装置的交叉串扰(cross-talk)。光电探测器8上方的钝化层和电介质层可以被减薄或蚀刻，以最小化光到达嵌入式光电探测器8之前通过ILD的衰减。来自IC 9的ILD的二氧化硅可以具有与血浆17相似的折射指数。来自ILD的二氧化硅可以暴露在光电探测器8上方，以消除反射。在光电探测器8上方，蚀刻、去除或消除具有对血浆17的不同衍射指数的标准钝化层，如聚酰亚胺和氮化硅。光学检测频率是紫外线(UV)，即在340nm和405nm波长。340nm和405nm波长的光21可能不会深深地穿透到硅衬底中。为了提高光电探测器8对于340nm或405nm波长的量子效率，光电探测器8可以包括集成在硅衬底中的浅结光电二极管。光电探测器8的结的深度可以小于5um、4um、3um、2um、1um、0.5um或0.25um。结的轮廓可以是指数递减的或者是掩埋的高斯型曲线(Gaussian)。外延层、或掩埋注入层或掩埋反向注入层可以嵌入光电二极管8的结下面的硅衬底，以调整结厚度并增加UV光频率处的灵敏度。

光电探测器8的一侧可以大于10um、50um、100um、200um、300um、400um、500um或1mm。光电探测器的面积可以大于100um²、1000um²或1mm²。光电探测器8的面积可以大于或等于光电探测器8附近的容器19的孔隙的截面面积，以捕获进入容器19的所有光21。多个光电探测器可以放置在每个容器19下方。光电探测器可以使用不同的材料制造，或者具有一个或多个在光电探测器上图案化的或放置在光电探测器上的光学滤色器，以区分光21的不同频率。IC 9的表面可以涂覆有抗反射涂层(ARC)，以最小化光到达光电探测器8之前从IC 9的表面反射的量。

光电探测器8可以放置在容器19的下方、上方或横侧，使得光电探测器8可以检测或测量沿着路径长度39穿过容器19的光的强度。光电探测器8可以检测或测量沿着路径长度39的容器19中的血浆17的血浆吸收。光电探测器8可以集成到IC 9中。IC 9可以嵌入在PCB 3的内部、上部或下部。IC 9可以与PCB 3平行或齐平地安装。

血浆过滤器

过滤器2可以包括一个或多个血浆分离膜、一个或多个洗提过滤器试剂32的结构、一个或多个促进血浆17与过滤器试剂32混合的结构、或一个或多个减慢或控制血浆17流动的结构。过滤器2可以包括多个堆叠的、邻接的、偏移的或层压的过滤器。过滤器2可以是正方形、圆形或任何其它任意形状。过滤器2可以由聚醚砜/聚乙烯吡咯烷酮(PES/PVP)制成，并且具有分级的孔隙率以捕获红细胞。过滤器2可以涂覆有甘氨酸或其它试剂以使细胞渗漏和裂解最小化。过滤器2的面积可以小于10mm²或30mm²或100mm²或300mm²，并且可以接收小于50ul、25ul、15ul、10ul、5ul的全血。过滤器2可以安装在表面11或AOW 4的附近、上方、下方、上部或横侧。过滤器2可以接收全血16并阻止红细胞流入容器19中。在分光光度计的实施中，由于光散射，血小板和白细胞是干扰物。在以前，去除白细胞的解决方案是将全血离心一段延长的时间并除去血沉棕黄层(buffy layer)。过滤器2可以被配置成快速阻挡白细胞和血小板。过滤器2可具有孔径小于2.5um、2um、1.5um、1um、0.75um或0.5um的收缩层。

过滤器2可以安装在表面11或AOW 4的上方、下方、横侧或附近。从过滤器2到表面11的距离可以小于0.5mm、200um、100um、50um、25um、10um、1um。过滤器2可以卡扣配合、摩擦配合、热熔、胶粘或粘附到表面11或AOW 4。过滤器2可以用双面胶带10粘附到表面11或AOW。过滤器2可以接触表面11或AOW 4。血浆可以通过过滤器2流到表面11上。过滤器2可以浸渍以溶解在血浆17中的干燥的过滤器试剂32。

血浆流

过滤器2可以接近并流体连接到分光光度计15，使得来自全血16的血浆17可以直接或间接地从过滤器2流入分光光度计15。来自全血16的血浆17可以被动地从过滤器2流入分光光度计15，而不需要使用者的帮助或气动力。由于表面张力效应，例如表面11上的毛细管或低接触角，来自全血16的血浆17可以从过滤器2流入分光光度计15。过滤器2可以与容器19接近或流体连接，使得来自全血16的血浆17可以直接或间接地从过滤器2流入容器19。来自全血16的血浆17可以被动地从过滤器2流入容器19，而不需要使用者的帮助或气动压差。由于表面张力效应，例如容器19中的毛细效应和表面11上的低接触角，来自全血16的血浆17可以从过滤器2流入容器19。过滤器2可通过表面11流体连接到分光光度计15。过滤器2可通过毛细管22流体连接到分光光度计15的容器19。表面11可以是印刷电路板(PCB)3的表面或容器阵列(AOW)4的表面或集成电路(IC)9的表面。表面11可与IC 9共面，其中表面11可以是光电探测器8的表面。光21可在照射光电探测器8之前在单一方向上传输通过表面11。光21的路径可包括表面11。表面11可以在光21从LED 5传播到检测器8的路径中。光电探测器8的表面可并入表面11中。IC 9的表面可使用Murali,P.Izyumin,I.Prabhu,S.Cohen,D.Boser,B.(2014)的《一种具有集成微流体的磁流式细胞仪(A Magnetic Flow CytometerWith Integrated Microfluidics)》、第159-162页10.31438/trf.hh2014.44中描述的方法并入表面11中。IC的表面可以是光电探测器8的表面。

表面11可以是亲水性的或涂有亲水试剂31。来自全血16的血浆17可以在表面11上流到容器19或毛细管22中。血浆17可以在表面11和过滤器2之间流到容器19或毛细管22中。血浆17可以流过过滤器2并通过过滤器2的边缘20流到毛细管22和容器19中。表面11上的血浆17可以由于表面11上的血浆17的低接触角而流入分光光度计15的毛细管22。表面11上的血浆可以流过毛细管22并流入容器19。毛细管22可以通过AOW 4或IC 9与表面11的接近而形成。毛细管22可以在AOW 4或IC 9与表面11之间形成。表面毛细管22中的血浆可以通过毛细管作用流入容器19。容器19和毛细管22可以流体连接，使得毛细管22中的血浆可以流入容器19。血浆17可以填充容器19。过滤器2可通过表面11和表面毛细管22流体连接到容器19。毛细管22可平行于表面11。

过滤器2的边缘20可以接近或接触AOW 4或IC 9。过滤器2可具有屏障13，其可防止全血16中的红细胞通过边缘20到达表面11和毛细管22上。过滤器2可具有屏障13，屏障13可以允许全血16中的血浆17通过边缘20到达表面11和毛细管22上。过滤器2的边缘20可以与光电探测器15接近或接触。过滤器2的边缘20可与毛细管22接近或接触。过滤器2或过滤器2的边缘20可以部分或完全在毛细管22内。过滤器2可以包括屏障13，并且其中屏障13可以在毛细管22内。

屏障13可以是过滤器2中的可以减少或消除全血细胞通过或绕过边缘20或者绕过过滤器2进入血浆17的凹口、凹陷、凹痕、疏水屏障或任意特征。屏障13可以是沿着过滤器2的边缘20的凹口、凹陷、凹痕、疏水屏障或任意特征。屏障13可通过挤压过滤器2来制造，其中血细胞被阻止穿过挤压区域，或者在挤压区域的上方或下方经过。挤压区域可以距离过滤器2的边缘小于5mm、2mm、1mm、或0.5mm或0.25mm。屏障13可通过沿边缘20挤压过滤器2来制造。容器19中存在全血细胞会干扰化学测量。屏障13可以是阻挡全血细胞在边缘20或过滤器2上移动、沿着边缘20或过滤器2移动、或移动通过边缘20或过滤器2的材料。屏障13可以是边缘20上的物理障碍物或屏障。屏障13可以减缓、减少或防止全血细胞与血浆17在间隙12中、在过滤器2下方或在毛细管22中混合。屏障13可以在过滤器2的顶部，并且可以防止全血细胞通过边缘20或在过滤器2的顶部上方经过。屏障13可以在过滤器2上靠近边缘20。

间隙12可以是AOW 4或IC 9与过滤器2之间的空间。间隙12可以是AOW 4或IC 9与过滤器2的边缘20之间的空间。屏障13可以减少或消除血细胞通过毛细作用移动通过或越过边缘20进入间隙12或表面11或毛细管22并最终进入容器19。间隙12的长度可以小于5mm、2mm、1mm、0.5mm、0.2mm、0.1mm、0.05mm或0.025mm。间隙12的长度可以被限定为过滤器2与AOW 4或IC 9之间的距离。间隙12或屏障13可用于控制或减慢血浆流入容器19并促进混合。邻近间隙12的表面11可以是亲水性的，使得过滤器2下面的血浆可以成片流动或流动经过邻近间隙的表面11，并且进入毛细管22或容器19。在整个间隙12中，可以没有诸如过滤器或AOW或IC的材料直接在表面11上。

间隙12的长度可以确定过滤器2下面的血浆成片流动或流动经过邻近间隙12的表面11所需的时间，邻近间隙12的表面11可以被暴露。间隙12的长度可以足够长以确保溶解试剂在血浆17中的完全混合。

发光二极管

LED 5可以使用环氧树脂、胶带、电插座、引线键合、凸块键合(bump bond)、或者回流或焊接的电连接安装在表面11、PCB 3或PCB 62上。LED 5可以发射具有以峰值频率即光检测频率60为中心的窄带光谱的光21。LED 5可以发射具有FWHM小于200nm、100nm、50nm、25nm、20nm、15nm、10nm、5nm、4nm、3nm、2nm或1nm的窄带光谱的光21。分光光度计15可以是单频分光光度计，其中分光光度计15可以仅在一个光频率即光检测频率60处产生或测量光21的强度。装置1可以包括多个单频分光光度计。多个单频分光光度计中的每一个可以在不同光学检测频率处产生或测量光强度。多个单频分光光度计可包括来自不同过滤器的过滤器2的血浆。多个单频分光光度计可以流体地连接到过滤器2或不同的过滤器。多个单频分光光度计可以流体地连接表面11或不同的表面。装置1可以具有以不同的光学检测频率发射的多个LED。多个LED可以安装在相同的表面11、PCB 3或PCB 62上。多个LED可以安装在不同的柔性PCB上。

LED 5可以发射具有宽角度发射轮廓的光21。LED 5可以与透镜57一起封装，以将光21引导或集中到例如反射器6的输入透镜58。LED 5可以使用塑料或石英封装或者是无封装的裸芯片(bare die)。LED 5可以倒装芯片键合到PCB上，并且照明可以从LED 5的与焊盘(bonding pad)相对的背面发射。LED 5可以是安装在PCB上的板上芯片。塑料封装可在UV光中降解，但由于装置1是单次使用的一次性的，因此LED封装的长期降解不是问题。LED 5可以是发射激光或相干光的激光二极管。

LED 5可以由氮化铝镓(AlGaN)或氮化镓(GaN)或两者构成。LED可以由本领域已知的典型LED材料构成。用于LED 5的衬底可以是蓝宝石或碳化硅或本领域已知的其它更典型的LED衬底。由AlGaN或GaN构成的LED 5可以在340nm和405nm处发射峰值频率。由AlGaN或GaN构成的LED 5可以是低功率的，并且可以由单个电池供电。

LED 5可以倒装芯片键合到PCB 3上。PCB 3可以具有特征配准(featureregistration)，并且倒装芯片键合工艺可能导致LED 5位置误差。为了克服这些误差，LED5可以首先放置在PCB 3上，并且IC 9、AOW 4和反射器6可以在LED 5之后放置在PCB上并与LED 5配准，在一些情况下，部件将安装在PCB的另一侧。LED 5可以与如PCB 3的一个或多个导通孔或一个或多个边缘的贯通特征配准，并且IC 9、AOW 4和反射器6可以与相同的贯通特征配准。

分光光度计15可以被装入光学屏蔽82中，光学屏蔽82阻止来自外部的光进入容器19。光学屏蔽82可以在外壳44中的装置1上。

容器阵列

AOW 4可以包括1至100个容器的阵列，其中可以测量具有报道分子56的血浆17的透射率。一个或多个AOW 4可安装在表面11、PCB 3或IC 9附近、上方、下方、上部或横侧。AOW4可以设置在过滤器2或过滤器2的边缘20或过滤器2的屏障13的附近、下方、上方、上部、横侧，或者设置成领接或接触过滤器2或过滤器2的边缘20或过滤器2的屏障13。AOW 4可以包括容器19。AOW 4对于光学检测频率60可以是不透明的，以避免容器之间的信号交叉串扰。单个AOW 4可以在多个分光光度计之间共用。反射器6可以包覆模制到AOW 4上。AOW 4可由标准注塑塑料制成。AOW 4可包括用于IC 9的引线键合的阱(pocket)。AOW 4可包括挤压过滤器2并产生屏障13的阱。毛细管22可在AOW 4或IC 9与表面11之间形成。AOW 4可以包括毛细管22。

容器19可以是具有平行表面的毛细管。毛细管构造的容器19的平行表面可以垂直于光21，其中光21通过一个平行表面进入，并通过毛细管相对侧上的平行表面离开。光21可以穿过毛细管22，其中AOW 4由对光21透明的材料构成。

容器19可具有5mm、3mm、2mm或1.5mm或1mm或0.75mm或0.6mm或0.5mm或0.4mm的最大深度。容器19可具有2mm、1.5mm、1mm、0.75mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm或0.25mm的最大直径。槽19可以是具有拔模侧壁的圆柱形。

AOW 4可以卡扣配合、摩擦配合、热铆接(heat stake)、胶合或粘附到表面11。AOW4可以用双面胶带10粘附到表面11。AOW 4可以是机械加工的或注射模制的。AOW 4可由诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)或亲水性聚合物的可注射成型塑料制成。AOW 4可以是透明的、半透明的或不透明的。AOW 4可具有用于反射器6的安装点或通孔，表面11可具有用于AOW 4和反射器6的安装点或通孔。AOW 4在容器的内部可具有毛细吸引结构。

容器19的内部体积可以小于2uL、或1uL、0.5uL、或0.25uL、或0.1uL的血浆17。容器19相对于表面11可以是垂直的或以一定角度定位。容器19可以具有锥形侧壁以促进毛细管作用。

胶带设计

双面胶带10可以安装在表面11上，AOW 4可以安装在胶带10的上方、下方、上部或横侧。过滤器2和过滤器55可以安装在胶带10的上方或下方、上部或横侧。过滤器2和AOW 4可以邻接或由间隙12分开，其中邻近或最接近间隙12的表面11可以被暴露或不被覆盖。

胶带10可以包括1至100个之间的槽或通道，槽或通道可以将一个或多个过滤器与一个或多个AOW中的一个或多个容器流体连接，使得来自一个或多个过滤器的血浆17可以无辅助地流入一个或多个容器。胶带10中的通道25可引导血浆17从过滤器2穿过间隙12进入毛细管22并进入容器19。毛细管22可由表面11、AOW 4和通道24形成。毛细管22可由表面11、IC 9和通道25形成。通道25可将过滤器2流体连接到容器19。胶带10中的槽25可将血浆17从过滤器2引入容器19中。

通道23和通道25可在表面11上彼此流体隔离，使得一个通道中的血浆不能流入另一个通道，或者一个通道中的血浆不能与来自另一个通道的血浆混合。通道23和通道25中的血浆可以具有不同的溶解试剂。通道23可以限定单独的反应室，其中可以进行不同的化学反应35。通道可以使多个容器与单个过滤器接触。

双面胶带10可以是疏水的或亲水的。胶带10可以是疏水的，以避免在长时间暴露于血浆17之后分层，另外，使用疏水的胶带10可以通过消除不期望的混合而促进观测(spotting)沾染在不同槽中的不同表面试剂。胶带10可以是薄的，以使血浆17的无效体积(dead volume)最小化，并因此减少运行装置1所需的全血16的量。胶带10的厚度可以小于1mm、0.1mm、0.05mm、0.025mm或0.01mm。多个槽可以连接到多个流体隔离的过滤器，但是将多个血浆引导到同一AOW或AOW中的同一容器。多个槽可以连接到单个过滤器2。

反射器

反射器6可以由多个光学元件组成。光学元件可以是分光器、光组合器、反射镜、透镜、光漫射器、无源光放大器、孔隙、完全或部分反射表面、全内反射表面、波导和其它特征，以控制或引导光21。反射器6可以由对光21透明的可注射成型塑料注射成型，然而，为了引导较短波长的光，如340nm和405nm的光，制造光导管或波导的材料可以对紫外光透明或半透明，诸如环烯烃共聚物或PMMA。反射器6的折射指数可以高于、低于血浆17的折射指数，或在血浆17的折射指数的10％、20％、30％、50％、100％内。

第一光学元件28可以将来自LED 5的大约90°的光21重新导向第二光学元件29。第二光学元件29可以将来自第一光学元件28的大约90°的光21重新导向容器19中的血浆17中，第一或第二光学元件还可以分离光21、聚焦光21或改变光21的辐射模式。反射器6可以将光21从一个二极管引导到多个容器。反射器6可以将来自多个二极管的光引导到容器19中。

反射器6可以具有突起50，突起50可以用作波导。突起可以接触容器19中的血浆17，突起50可以在光电探测器8的相对侧穿透容器19或安装在容器19中。突起50可以包括将来自LED 5或LED26的光聚焦到容器19的底部上的透镜51。反射器6中的突起50可以引导或指引来自第二光学元件29的光通过透镜51并且进入容器19中的血浆17。透镜51也可以是平坦的或者凹的。透镜51可以是凸的，以避免当容器19通过毛细管作用从下到上填充时气泡被捕获在透镜51下面。透镜51的中心可以是容器19充满时反射器6上接触血浆17的第一点。光电探测器8可以暴露于来自LED 5的光21，光21从突起50或透镜51直接穿过进入容器19中的血浆17。光21可以通过透镜51离开突起50。透镜51可以形成突起50的末端。透镜51可以将光21聚焦到光电探测器8上。突起50和透镜51可以安装在容器19上方或容器19内部，突起50和透镜51可以相对于容器19居中。突起50或透镜51可以在容器19的与光电探测器8相对的一端接触血浆17。突起50或透镜51可以接触容器19的与光电探测器8相对的侧壁。在突起50或透镜51与容器19的侧壁之间可以形成出口52。出口52可以允许容器19内的空气离开容器19，以维持容器19中的毛细管作用。突起50和透镜51可以在容器19附近，而不接触容器19。突起50或透镜51与容器19的侧壁之间的最小距离可以小于1mm、0.5mm、0.25mm、0.1mm、0.05mm、0.025mm、0.01mm、0.005mm或0.001mm。出口52可以是围绕容器19的顶部边缘的环形。

透镜51或突起50可以在血浆17或容器19上方，并避免接触它们。透镜51可将光聚焦到容器19的与光电探测器8相对的孔隙上。容器19的与光电探测器8相对的孔隙可被缩小，以最小化血浆17的弯液面对照射光电探测器8的光学干涉。容器19的顶部孔隙的直径可小于2mm、1.5mm、1mm、0.75mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm或0.1mm。容器19的侧壁可以被拉伸以改善毛细流动，消除从侧壁反射离开的光，并减小容器19的顶部孔隙的直径。容器19的与光电探测器8相对的孔隙的直径可以小于容器19的最靠近光电探测器8的孔隙的直径。

突起50和透镜51可以用于未充满和过度充满控制。当血浆17接触透镜51或突起50时，化验测量可以开始。当血浆17接触透镜51或突起50时，到达光电探测器8的光量可以突然增加、减少或变化。当血浆17接触透镜51或突起50时，光电探测器8上的光量变化可以被检测并用于开始容器19中的化验测量。不同容器中的化验测量可以在不同时间开始。当血浆17接触透镜51或突起50时，到达光电探测器8的光量的变化或缺乏变化可以用于指示没有足够的样品施加到过滤器2的未充满情况。

反射器6可具有第三光学元件53，以收集、聚焦或分离直接来自LED 5的光，其中LED 5可以未封装并在宽角范围内发射光。

外壳

装置1还可包括干燥剂43、显示器41、以及向LED 5、IC 9和显示器41供电的一个或多个电池40。显示器41和电池40可以电连接到IC 9。显示器41和电池40可以电连接到PCB3。装置1可包括塑料的外壳44以封装装置1和所有子组件。外壳44可以具有印刷或模制在其外部的商标和测试标识符以及QR码。装置1可具有按钮45或拉片61以启动装置1。装置1的显示器41可提示使用者在过滤器2上施加一滴全血16。显示器41可显示化学测试的结果。显示器41可以向用户显示过采样或采样不足情况、直到化验完成的剩余时间、错误代码或其它信息。

装置1还可以具有样品毛细管14，样品毛细管14从手指、移液管或注射器收集全血16并将其通过毛细作用移动到诸如过滤器2和过滤器55的多个过滤器。装置1可被配置成接受小于15uL的全血、或小于10uL的全血或小于5uL的全血。来自装置1的测量结果可以显示在显示器41上，或者无线地发送到附近的无线装置。装置1可以具有近场通信(NFC)无线模块。在穿过血浆17的光的光密度的变化量快速变化的情况下，装置1可以在结果可用时立即报告结果。结果可以在小于15分钟、或小于10分钟、或小于5分钟、或小于3分钟、或小于1分钟内报告。数字显示器41可以是液晶显示器(LCD)、点阵显示器、有机LED(OLED)显示器、电子墨水显示器或其它显示器。显示器40可以显示一种或多种分析物36的浓度。电池40可以为分光光度计15和显示器41供电。分光光度计15可以包括集成电路(IC)9。装置1可以具有单个PCB 3。PCB 3可以是2层PCB。

装置1可被集成到血液收集系统中，该血液收集系统被装配到患者身上并从患者抽取全血。装置1可集成到血液收集系统中，并可从血液收集系统中抽取全血以进行分析。血液采集可以具有或不具有LCD来显示化验结果。化验结果可以无线地发送到附近的移动装置。电池40可以是纽扣型电池。电池40可以是单个纽扣型电池。

其他传感器

装置1可以具有附加检测IC。附加检测IC可以集成在PCB 3上，或者在AOW 4上。附加检测IC可以是包括电化学传感器的电化学IC，该电化学传感器可以在血浆或全血中起工作。铂电极和选择性渗透膜可以在单独的电化学IC上形成图案，以便能够在装置1上进行电化学检测。离子选择性电极(ISE)可以集成在电化学IC中。ISE可用于量化诸如钠、钾和氯的电解质。附加检测IC可以是免疫化验IC。免疫化验IC可以是执行磁性粒子标记的免疫化验的磁感测IC 83，其中与抗体结合的磁性粒子可以捕获血浆17中的可溶性目标蛋白质。磁性粒子可以通过重力沉淀到磁感测IC的抗体包被表面(antibody coated surface)，在目标蛋白质存在的情况下，磁性粒子可以与该抗体包被表面强结合。磁感测IC 83可以集成有与磁性粒子传感器相邻的载流导体。

载流导体可以从磁性粒子传感器的顶部去除弱结合到磁感测IC 83的表面的磁性粒子，而磁性粒子传感器可以检测保持强结合到磁性粒子传感器上方的磁感测IC的表面的磁性粒子。磁性颗粒可以以干燥状态装载和存储在容器中。血浆17可以使干燥的磁性颗粒再水化并将其释放，该磁性颗粒与血浆17形成(incubate)在一起，捕获目标蛋白质并沉淀至磁感测IC的表面。磁性颗粒可以在过滤器或毛细管中干燥。磁性颗粒可以在过滤器的底部干燥。磁性粒子传感器可以被实施为光电探测器8或嵌入磁感测IC 83中的磁性传感器。装置1可以包括多个IC 9、附加检测IC以执行化学测试并执行免疫化验。装置1可以包括一个或多个IC 9、一个或多个电化学IC和一个或多个磁感测IC。电化学IC和磁感测IC 83可以集成在PCB 3上或与其平行或齐平。IC 9、电化学IC和磁感测IC可以具有用于通信的数字接口，如I²C或SPI。装置1中的一个IC可以是主IC。IC 9可以是主IC。主IC可以包括处理器、存储器、功率管理。主IC可以与装置1中的所有其它IC通信和协调。

图1A示出了装置1的截面侧视图，装置1可以包括过滤器2、表面11和分光光度计15。过滤器2可以使用胶带10安装在表面11的顶部。表面11可以是PCB 3的表面。屏障13可以是过滤器2中的凹口。血浆17可以直接从表面11流到容器19中。AOW 4可以使用胶带10安装在表面11的顶部。表面11可以是亲水性的。表面11能够将过滤器2流体地连接到容器19，其中血浆17可以在表面11上流动穿过间隙12并且进入毛细管22。IC 9可以集成有光电探测器8。IC 9可以结合到表面11中。突起50和透镜51可以接触容器19中的血浆。反射器6可以包括输入透镜58以收集来自LED 5的光21。反射器6可以包括光学元件28、29，以使来自LED 5的光21重新定向通过容器19并到达光电探测器8上。显示器41和电池40可以电连接到PCB 3。PCB 3可具有顶侧和底侧。显示器41可以安装在PCB 3的顶侧或底侧。电池40可以安装在PCB3的顶侧或底侧上。图1B是安装在PCB 3上的IC 9和LED 5的截面俯视图。LED 5可以安装在表面11上。LED 5可以安装在PCB 3的顶侧上。IC 9可以包括2个光电探测器，该光电探测器的表面可以与表面11合并。图1C示出了具有安装在PCB 3上的通道23、25的胶带10的截面俯视图。胶带10可以是双面胶带，并且可以用于产生通道23、25。通道23、25可以彼此流体隔离。图1D示出了安装在胶带10上的过滤器2、过滤器55和AOW 4的截面俯视图。全血16可施加到滤器2、55。通道23、25能够将血浆分别从滤器55、2引导到容器7、19。AOW 4可以含有2个容器7、19。图1E是具有反射器6的装置1的俯视图。为简单起见，图1B至图1E中省略了电池40和显示器41。在图2所示的实施方式中，血浆17可以朝向突起50和透镜51向上流过容器19。此外，光21可以向下传播通过容器19和血浆17，通过表面11并到达光电探测器8上。

图2示出了具有安装在AOW 4上方的IC 9和过滤器2的装置1的截面侧视图。过滤器2可以使用胶带10安装在AOW 4上方。AOW 4的顶表面可以是表面11。屏障13可以是过滤器2中的凹口。血浆17可以直接从AOW 4的上表面流入容器19。IC 9可以使用胶带10安装在AOW4上方。AOW 4的顶表面可以是亲水的。AOW 4的顶表面能够将过滤器2流体地连接到容器19，其中血浆17能够在AOW 4的顶表面上流过间隙12并进入容器19。间隙12能够由过滤器2和IC9之间的间隙产生。IC 9可以集成有光电探测器8。突起50和透镜51可以接触容器19中的血浆。反射器6可以包括输入透镜58以收集来自LED 5的光21。反射器6可以包括光学元件28、29，以使来自LED 5的光21重新定向通过容器19并到达光电探测器8上。为了简单起见，图2中省略了PCB 3、显示器41和电池40。LED 5可以安装到柔性PCB 62中。IC 9可以安装到柔性PCB 63中。柔性PCB可以由诸如聚酰亚胺薄膜(Kapton)的柔性材料制成。柔性PCB可以通过热棒回流工艺、贴胶带、粘附或引线键合而连接到标准PCB。柔性PCB 62、63可以热条回流至PCB 3上，PCB 3可以包括显示器41和电池40。柔性PCB的使用可以允许IC 9与容器19的容易对准以及LED 5与输入透镜58的容易对准。LED 5可以安装在反射器6上，以便LED 5和反射器6良好对准。IC 9与容器19的良好对准以及LED 5与输入透镜58的良好对准分别可以导致较低的路径长度误差。在图2所示的实施例中，血浆17可以朝向突起50和透镜51向下流过容器19。此外，光21可以向上传播通过容器19和血浆17，通过光电探测器8的表面。当血浆17进入时，出口52可以用于允许容器19中的空气逸出。

图3是装置1的截面侧视图，其中透明盖64可用于消除容器19中的弯液面效应。血浆17可流过容器并与盖64产生理想的透射界面。盖64对于检测器的光频率可以是透明的。盖64可以包覆成型、使用双面胶带粘附、胶合或热铆接在AOW 4上。

图4A示出了过滤器2可以安装在AOW 4上并且AOW 4可以安装在PCB 3上的装置的实施例。过滤器毛细管27可以直接从过滤器2的底部吸取血浆，并且可以与表面毛细管22流体连接，使得来自过滤器2的血浆17可以流过过滤器毛细管27并且流入表面毛细管22。

图4B示出了具有两个LED的装置1的实施例的截面侧视图，LED 5和LED 26将光发射到同一容器19中。LED 5可以发射具有第一光谱的光，而第二LED 26可以发射具有不同于第一光谱的第二光谱的光。第一LED 5和第二LED 26可以间歇地或同时地被激活。反射器6可以将来自LED 5和LED 26的光引入容器19中。

暴露在容器19底部的光电探测器8可以检测来自第一LED 5的第一光谱的第一光强减去血浆17与容器19中的试剂的光谱吸收。暴露在容器19底部的光电探测器8可以检测来自第二LED 26的第二光谱的第二光强减去血浆17和容器19中的试剂的光谱吸收。在不同时间点测量的第一光强可以用于量化反应35中反应的试剂的速率或量。在不同时间点测量的第一光强和第二光强之间的差可以用于量化反应35中反应的试剂的速率或量。

第一LED 5可以产生以第一频率为中心的窄带频谱，并且第二LED26可以产生以不同于第一频率的第二频率为中心的窄带频谱。反应35可以改变血浆17在第一频率的吸收率。通过测量从第一LED 5发出的光，并考虑所经过的时间，可以计算反应35的速率或终点测量。通过从第一LED 5和第二LED 26发出的光中减去测量值，并考虑所经过的时间，可以计算反应35的速率或终点测量值。第一LED 5和第二LED 26可以照亮不同的容器。

图4B还提供了使用外部反射装置或反射镜的反射器6的实施例。光学元件28、29是反射镜，并且将来自LED 5的光21重新定向到容器19的血浆17中。

图5示出了装置1的反射分光光度计实施例的截面侧视图。过滤器2可以放置在反射表面81附近或与其接触。LED 5、IC 9和光电探测器8可以安装在PCB 3中。PCB 3、LED 5、反射器6和IC 9可以放置在反射面81的与过滤器2相对的两侧。来自全血16的血浆17可以与过滤器2中的过滤器试剂32混合。化学反应35可以在血浆17中与溶解试剂33进行。血浆17可以接触反射表面81。反射器6可以将来自LED 5的光引导到反射表面81上的血浆17上。光21可以从血浆17反射离开，并且通过这样做而根据血浆17中的报道分子56的浓度改变光谱组成。从血浆17反射离开的光21可以反射到IC 9的光电探测器8上。从血浆17反射的光21可以反射到反射器6上。反射器6可以将从血浆17反射离开的光21重新引导到光电探测器6上。光电探测器8可以以光学检测频率60测量从血浆17反射离开的光21随时间的变化，以确定血浆17中的报道分子56的浓度。反射器6可以将来自LED 5的光重新引导到多个反射表面。反射器6可以将从多个反射表面反射离开血浆17的光21重新定向到多个光电探测器。从多个反射面反射的反射离开血浆17的反射光21能够由多个光电探测器检测并测量。过滤器2可以包括在容器19中。容器19可以包括血浆17。多个容器可以安装在多个反射表面上。多个反射表面可以组合成载体表面。

图6是装置1的截面侧视图，其中过滤器2在毛细管22中。AOW 4可接触、挤压或按压过滤器2，从而产生屏障13。毛细管22可部分或完全充满过滤器2。

本公开中的装置可以包括反射器，该反射器可以使用外部反射表面、或使用全内反射表面或使用全内反射装置重定向来自单个LED的光来实现。

该装置可以包括安装在表面上的膜分离过滤器。该表面可以是印刷电路板(PCB)的表面或IC的表面。一个或多个容器阵列(AOW)可以安装在该表面上。AOW可以放置在过滤器附近或邻接过滤器。一个或多个发光二极管(LED)可以安装在PCB上。反射器可以将由LED产生的光重新定向到容器中。光电探测器可以放置在容器下方，使得光电探测器可以探测或测量从容器的顶部到底部穿过容器的光。光电探测器可以集成在集成电路(IC)中。IC可以嵌在PCB中、PCB上方或PCB下方。IC可以被安装成与表面和PCB平行或齐平。AOW可以使用双面胶带安装在IC或表面上。可以使用胶带将过滤器安装在该表面上。过滤器和AOW可由间隙隔开，其中间隙下方的表面是暴露的或未覆盖的。间隙也可以用不可渗透的材料或阻挡红细胞的材料填充。过滤器可具有沿着邻近间隙的边缘的凹口，以阻止红细胞流入间隙和容器。预过滤器可放置在过滤器上方或附近。过滤器可接触AOW。

间隙下面的表面可以涂覆有诸如表面试剂的亲水试剂。过滤器可以用过滤器试剂涂覆或浸渍。预过滤器可以用预过滤器试剂涂覆或浸渍。容器可以在内部涂覆有容器试剂。AOW的底表面可以涂覆有表面试剂或容器试剂。附加试剂可以干燥为干燥的球体形式。干燥的球体可以放置在容器的顶部、容器的底部、过滤器下方、过滤器上方或间隙中。干燥的球体可以通过冻干来制备。干燥球体的直径可以小于2mm、1.5mm、1mm、0.75mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm或0.1mm。干燥的球体可以在接触诸如血浆的流体时溶解。

过滤器可以是正方形、圆形或任意其它形状。AOW可以包括1到100个容器。胶带可以具有1至100个将血浆从过滤器引导至容器的槽。不同的槽可以在PCB 3的表面上彼此流体隔离。每个槽可以形成单独的反应室，其中可以进行不同的反应。单独的槽可以接触单独的过滤器或者它们可以接触共用的过滤器。单独的过滤器可接触单独的预过滤器，或者它们可接触共用的预过滤器。2个或更多个二极管可以放置在AOW的同一侧或任一侧。

来自手指穿刺或静脉全血抽取的一滴全血可施加在过滤器或预过滤器上。全血可以与预过滤器试剂或过滤器试剂混合。过滤器可以捕获全血中的血细胞并让血浆通过。血浆可以与过滤器试剂混合。血浆可以从过滤器的底部流到表面上。在槽内，血浆可以在表面上通过毛细作用移动或成片移动穿过间隙。亲水试剂可促进血浆成片流动或通过毛细作用移动穿过间隙进入表面毛细管。表面毛细管可以形成在AOW和表面即PCB的表面之间，或者形成在AOW和IC之间。血浆可以与表面试剂混合。表面毛细管可连接到容器，使得血浆可流动离开表面毛细管并进入到容器中。血浆因毛细管作用而可以向上流入容器，并且一旦血浆到达容器的顶部就可以停止流动。血浆可以与表面试剂、亲水试剂、过滤器试剂、预过滤器试剂、容器试剂和附加试剂混合或溶解。

表面试剂、亲水试剂、过滤器试剂、预过滤器试剂、容器试剂和附加试剂可以是引起涉及血浆中的内源性化合物的反应的干燥试剂。反应可以改变容器中的血浆的光学特性。例如，反应可以改变容器中的血浆在一个或多个光学频率处的吸收。反应可以改变报告试剂的浓度。报告试剂可以吸收一个或多个特定和/或窄带的光频率的光。表面试剂、亲水试剂、过滤器试剂、预过滤器试剂、容器试剂和附加试剂中可以包括报道试剂。不同的表面试剂、亲水试剂、过滤器试剂、预过滤器试剂、容器试剂和附加试剂可以施加或溶解在不同的反应室中。

内源性化合物可以是反应中的限速试剂。反应可以是零级、一级或更高级化学反应。在速度测量中，可以测量报告试剂的消耗速度或生成速度。该速率可以与生理浓度或一种或多种内源性化合物成比例。在终点测量中，可以测定消耗或产生的报告试剂的量。该量可以与生理浓度或一种或多种内源性化合物成比例。

该装置可以包括发射具有第一光谱的光的第一LED和发射具有不同于第一光谱的第二光谱的光的第二LED。第一LED和第二LED可以间歇地或同时地被激活。反射器可将来自第一LED和第二LED的光引导到容器中。暴露于容器底部的光电探测器可检测来自第一LED的第一光谱的第一光强度减去具有容器中的试剂的血浆的光谱吸收率。暴露于容器底部的光电探测器可检测来自第二LED的第二光谱的第二光强度减去容器中的血浆和试剂的光谱吸收率。在不同时间点测量的第一光强度可以用于量化反应中反应的试剂的速率或量。在不同时间点测量的第一光强度和第二光强度之间的差异可以用于量化反应中反应的试剂的速率或量。

第一LED可以产生以第一频率为中心的窄带发射光谱，并且第二LED可以产生以不同于第一频率的第二频率为中心的窄带发射光谱。反应可改变在第一频率下的血浆吸收率。通过测量从第一LED发射的光，并考虑所经过的时间，可以计算反应的速率或终点测量。通过从第一LED和第二LED发出的光中减去测量值，并考虑所经过的时间，可以计算反应的速率或终点测量。第一LED和第二LED可以照亮不同的容器。

LED可以是表面安装LED。LED可以与透镜封装在一起，以将光朝向反射器中的第一光学元件引导或集中。LED可以使用塑料或石英封装或者是无封装的裸芯片。LED可以倒装芯片键合到PCB上，并且照明可以从LED的与焊盘相对的背面发射。塑料封装在UV光中降解，但是由于该装置是一次性使用的，所以不关心封装的长期降解。LED可以是发射激光或相干光的激光二极管。LED可以发射具有窄带波长的光。LED的发射中心频率可以是紫外、可见和红外光谱中的任何频率。LED可以发射光谱线半宽度小于50nm、25nm、20nm、15nm、10nm、5nm、2nm或1nm的光。LED可以发射的中心频率为340nm、405nm、467nm、550nm、600nm、850nm或其它频率。

反射器可以由可注射模制塑料注射模制而成。反射器可以包括多个光学元件。第一光学元件可将来自LED的光反射到第二光学元件。第二光学元件可以将来自第一光学元件的光反射到容器中。反射器可以将来自1、2、3或4个不同二极管的光引入容器中。反射器可以包括完全或部分反射表面、全内反射表面或波导。然而，为了引导如340nm和405nm的光的较短波长的光，制造光导管或波导的材料可以对紫外光透明或半透明，诸如环烯烃共聚物。反射器可以结合在外壳中。反射器可以由多个光学元件、分光器、组合器、反射镜表面、透镜、孔隙和其他特征组成，以控制或引导来自一个或多个二极管的光。

可选实施例可以是过滤器安装在AOW顶部的装置。在这种情况下，过滤器毛细管可以穿过AOW，并且可以将血浆从过滤器的底部输送到表面毛细管中。在该实施例中，不需要凹口或间隙。

来自第一LED的光可以由第一光学元件和第二光学元件重新定向到容器中。反射器中的突起可以引导或指引来自第二光学元件的光通过透镜并进入容器中的血浆。突起可以包括将来自LED的光聚焦到容器的底部上的透镜。透镜可以是平的或凹的。透镜也可以是凸的，以避免当通过毛细管作用从下到上填充容器时气泡被捕获在透镜下面。反射器可以具有第三光学元件以收集来自LED的所有光。反射器可以包括波导，该波导将来自LED的光重定向通过突起并且进入透镜。

突起和透镜可以安装在容器的上方。突起和透镜可以以容器为中心。突起或透镜可以在容器的顶部接触血浆。突起或透镜可以接触容器的侧壁或顶部。在突起或透镜与容器的侧壁或顶部之间可以形成出口。出口可允许容器内的空气排出容器的顶部以保持毛细管作用。突起和透镜可以在不接触容器的情况下接近容器。出口的宽度可以小于1mm、0.5mm、0.25mm、0.1mm、0.05mm、0.025mm、0.01mm、0.005mm或0.001mm。该出口可以是围绕容器的顶部边缘的环形空间。

当血浆接触透镜或突起时，可以开始化验测量。当血浆接触透镜或突起时，到达位于容器底部的光电探测器的光量可以增加、减少或任意改变。当血浆接触透镜或突起时到达光电探测器的光量的变化可以被测量，并且用于开始在容器中的化验测量。不同容器中的化验测量可以在不同时间开始。当血浆接触透镜或突起时到达光电探测器的光量的变化或缺乏变化可以用于指示没有足够的样品施加到过滤器的未充满情况。

透镜或突起可以在血浆上方并避免接触血浆。透镜可以将光聚焦到容器的顶部上。可以使容器的顶部孔隙最小化，以减小血浆的弯液面对光电探测器的照射的光学影响。容器的顶部孔隙的直径可以小于2mm、1.5mm、1mm、0.75mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm或0.1mm。容器的侧壁可以是锥形的，以改善毛细管流动，消除从侧壁反射离开的光，并减小容器的顶部孔隙的直径。容器的顶部孔隙的直径可以小于容器的底部孔隙的直径。

该装置可以仅用一个LED来实现。反射器可以使用全内反射装置来实现，并且可以包括一个或多个突起和透镜。反射器可以将来自LED的光引导到多个容器中以用于分析。

该装置可以包括空白过滤器，其可以在没有指示试剂的情况下产生血浆。该装置可以包括空白容器，空白容器可以积累由空白过滤器产生的血浆，以在没有报告试剂的情况下测量血浆的吸收率，或空白测量。空白测量可以用于确定溶解在血浆中的指示试剂的浓度，或血浆的固有吸收率，或两者。空白测量可以从其它容器中的吸收率测量中减去。通过提供反应发生之前和之后的报告试剂的浓度，空白测量和NADH-空白测量可以结合以测量终点反应。

该装置可被配置成利用对照(control)进行两种或更多种多重化学化验。可具有医学相关性的化学化验是丙氨酸转氨酶(ALT)和天冬氨酸转氨酶(AST)。该装置可以被配置成使得ALT和AST测量在两个容器中分开地并且同时地执行。

用于测量ALT的反应可以包括：1)血浆中的ALT催化氨基从L-丙氨酸转移到α-酮戊二酸以形成L-谷氨酸和丙酮酸，和2)乳酸脱氢酶(LDH)催化丙酮酸转化为乳酸和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)氧化成NAD+。用于测量AST的反应可以包括：1)AST催化L-天冬氨酸和α-酮戊二酸转化为草酰乙酸和L-谷氨酸，和2)苹果酸脱氢酶(MDH)催化草酰乙酸转化为苹果酸和NADH氧化为NAD+。可以大量引入用于测量AST和ALT的底物，因此反应速率可以受血浆中的内源性AST和ALT速率的限制。

同时用于ALT和AST测量的报告试剂可以是NADH。NADH在340nm处具有吸收峰值，因此反应中消耗的NADH的量或速率可通过用来自发射峰值在340nm处的第一LED的光照射容器来测量。在速率测量中，340nm处的吸收率的变化率可能是由NADH转化为NAD+导致的，并且可能与血浆中存在的ALT或AST的量成比例。光电探测器可以测量透射通过容器中的血浆的光量随时间的变化，并且可以根据存储在IC上的校准值确定内源性ALT的对应浓度。发射峰值在405nm处的第二LED可用于提供恒定的对照照明强度。

过滤器试剂可以包括干燥的L-丙氨酸、NADH、α-酮戊二酸、L-天冬氨酸、MDH、LDH和赋形剂。预过滤器试剂可以包括干燥的L-丙氨酸、L-天冬氨酸、NADH、α-酮戊二酸、MDH、LDH和赋形剂。表面试剂可以包括L-丙氨酸、L-天冬氨酸、NADH、α-酮戊二酸、MDH、LDH和赋形剂。容器试剂可以包括使毛细管力最大化的亲水试剂、L-丙氨酸、L-天冬氨酸、NADH、α-酮戊二酸、MDH、LDH和赋形剂。所述其它试剂可以包括L-丙氨酸、L-天冬氨酸、NADH、α-酮戊二酸、MDH、LDH和赋形剂。为了将ALT反应限制在容器中，LDH可以仅在槽中或在容器中干燥。为了将ALT反应限制在容器中，LDH可以仅包括在表面试剂、亲水试剂、容器试剂或附加试剂中。为了将AST反应限制在容器中，MDH可以只在槽中或在容器中干燥。为了将AST反应限制在容器中，MDH可以仅包括在表面试剂、亲水试剂、容器试剂或附加试剂中。

通过共用过滤器，槽可以将血浆导入具有相同或相似报告试剂浓度或NADH浓度的容器中。

每个槽可以与单独的过滤器接触以使容器中的反应分开。然而，在分开的情况下，报道试剂的浓度可以在容器与容器之间变化。

在该化验中主要的噪声源可以是NADH通过内源反应自然氧化成NAD+。容器可用作NADH-空白容器以测定NADH的自然氧化，或用作NADH-空白测定。NADH空白测定可分别从容器中的ALT、AST测量中减去，或从其它化学测量中减去，以消除NADH的自然氧化或其它噪声源的影响。MDH和LDH可以从全血液滴到空白容器的流体路径中省略，使得预期的反应无法在容器中进行，并且在空白容器中仅测定NADH的自然氧化。NADH可以包括在过滤器试剂和预过滤器试剂中，其中在测量所有的测量容器之间共用过滤器和预过滤器。

该设计可被配置成测量白蛋白、血液尿素氮(BUN)、钙、二氧化碳(碳酸氢盐)、氯化物、肌酸酐、葡萄糖、钾、钠、总胆红素、总蛋白、丙氨酸转氨酶(ALT)、碱性磷酸酶(ALP)和天冬氨酸转氨酶(AST)的血浆浓度。LED的窄带发射的中心频率可以根据产生最高信噪比的色移或光谱吸收率来选择。

该装置还可包括干燥剂、液晶显示器(LCD)和一个或多个提供电力的电池、IC和LCD。该装置可包括塑料外壳以封装该装置和所有组件。外壳可以具有印刷或模制在其外部的商标和测试标识符以及QR码。该装置可具有按钮或拉片来启动。该装置还可以具有从手指收集全血并通过毛细作用将全血移动到过滤器或预滤器的样品毛细管。该装置可被配置成接受小于15uL的全血，或小于10uL的全血或小于5uL的全血。来自装置的测量结果可以显示在LCD上或者无线地发送到附近的无线装置。在穿过血浆的光的光谱密度的量变化快速改变的情况下，一旦结果可用，该装置就可以报告结果。结果可以在小于15分钟、或小于10分钟、或小于5分钟、或小于3分钟、或小于1分钟内报告。

过滤器可以由聚醚砜/聚乙烯吡咯烷酮(PES/PVP)制成，并具有渐变的孔隙率。过滤器可以涂覆有甘氨酸以使细胞渗漏和裂解最小化。过滤器的面积可以小于10mm²或30mm²或100mm²，以接受小于15uL的全血。

AOW可以是机械加工的或注射模制的。AOW可以由诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)或亲水性聚合物的可注射成型塑料制成。AOW可以是透明的、半透明的或不透明的。AOW可以具有用于反射器的安装点或通孔。PCB可以具有用于AOW和反射器的安装点或通孔。

容器的内部体积可以小于2uL、或1uL、0.5uL、或0.25uL、或0.1uL的血浆。容器的直径可以小于1mm、或0.5mm、或0.25mm。容器的高度可以小于2mm、或1mm、或0.5mm或0.25mm。容器相对于表面可以是垂直的或以角度定位。容器可以具有锥形侧壁以促进毛细管作用。锥形侧壁相对于竖直方向的角度可以大于1度、大于2度、大于3度、大于4度、大于5度、大于6度、大于7度、大于8度、大于9度或大于10度。容器的锥形侧壁的角度可以大于或等于光入射到容器中偏离竖直方向的最大角度，以避免从容器的侧壁反射离开。

光电探测器可以是互补金属氧化物半导体(CMOS)光电二极管。光电探测器可以是有源像素传感器。光电探测器可以连接到嵌在IC上的电荷积分器，诸如电容器。电荷积分器可以连接到嵌在IC上的放大器或比较器。IC可以生成用于比较器的第一参考电压。IC可驱动参考电流通过LED。所述IC可使所述电荷积分器放电或将所述电荷积分器预充电到第二参考电压，驱动参考电流穿过LED，并且测量直到电荷积分器电压达到第一参考电压时的时间并触发比较器。可对电荷积分器电压或比较器的输入进行斩波以使1/f噪声最小化。直到电荷积分器电压达到第一参考电压并触发比较器的时间可以对应于入射在光电探测器上的光量，并且通过扩展而对应于被测定的内源性化合物的浓度或活性。IC可以集成有控制装置的状态的微控制器、存储校准数据和结果的存储器、驱动LED和来自电池的电源的电源管理单元。该装置可以具有升压转换器以将电源电压增加到电池可以提供的电压之上。IC可以对带隙进行积分以生成参考电流并补偿温度差的测量。IC可以包括加热器和温度表面温度传感器，以在反应期间将容器加热到预定温度。

光电探测器的面积可以大于或等于在容器底部的孔隙。光电探测器的面积可以小于在容器底部的孔隙，以确保入射在光电探测器的边缘上的光没有行进路径长度，这与入射在光电探测器的中心上的光行进的路径长度相差超过20％、15％、10％、5％、4％、3％、2％、1％或0.5％。多个光电探测器可以放置在每个容器下。光电探测器可以使用不同的材料制造，或者具有在其上图案化的滤光器以区分不同颜色的光。光电探测器上的钝化层和电介质层可以被减薄或蚀刻，以使光在到达嵌入的光电探测器之前的衰减最小化。IC的表面可以涂覆有抗反射涂层(ARC)，以使在到达光电探测器之前从IC表面反射离开的光量最小化。

双面胶带可以是疏水的或亲水的。胶带可以是疏水的，以避免在长时间暴露于血浆之后分层。此外，使用疏水性的胶带可通过消除不需要的混合而促进观测沾染在不同槽中的不同表面试剂。胶带可以是薄的，以使血浆的无效体积最小化，并因此减少运行该装置所需的全血的量。胶带的厚度可以小于1mm、0.1mm、0.05mm、0.025mm或0.01mm。多个槽可以连接到多个流体隔离的过滤器，但是将多个血浆引导到同一AOW或AOW中的同一容器。多个槽可以连接到单个过滤器。

AOW和过滤器之间的间隙可消除红细胞通过过滤器和AOW之间的界面处的毛细管效应而通过移动作用移动到血浆中。间隙的长度可以小于5mm、2mm、1mm、0.5mm、0.2mm、0.1mm、0.05mm或0.025mm。如果在过滤器的边缘上存在用于全血细胞的凹口或屏障，则可以消除间隙。

凹口可以减少或消除全血细胞从过滤器顶部经由过滤器边缘流入间隙中的血浆。容器中红细胞的存在会干扰化学测量。凹口可以是过滤器中的凹陷、凹痕或任何特征，其减少或消除红细胞横向流动通过过滤器边缘或在过滤器顶部上的横向流动。凹口可以通过挤压过滤器来制造，其中通过过挤压区域来阻止血细胞横向行进。挤压区域可以距离过滤器的边缘小于5mm、2mm、1mm、或0.5mm或0.25mm。凹口可以被替代为过滤器边缘上的疏水性障碍物或屏障，或者过滤器边缘上的物理障碍物或屏障，其防止红细胞经由过滤器的边缘到达间隙中的血浆。

LED的输出功率可以根据批号和其它因素而变化。反射器位置的小公差变化会影响它引导到容器中的光量。光电探测器的灵敏度可以根据多种因素变化。对于终点测量，可能需要校准光学系统，或者校准入射在光电探测器上的光量和其对应的信号。该系统可以在空气中校准，其中容器充满空气。在这种情况下，在容器中为空气的情况下从LED传输出来、通过反射器并进入光电探测器的光功率可以与在容器中为流体的情况下从LED传输出来、通过反射器并与进入光电探测器的光功率相同。由于折射率的变化，在容器中为空气的情况下从LED传输出来、通过反射器并进入光电探测器的光功率可以是在容器中为流体的情况下从LED传输出来、通过反射器并进入光电探测器的光功率的确定性函数。或者，可使用容器中的诸如涂覆试剂的校准流体来测定从LED传输出来、通过反射器并进入光电探测器的光功率。或者，可以校准光电探测器的灵敏度，并且可以在化验期间测定从LED传输出去、通过反射器并进入光电探测器的光功率。

温度是重要因素，它可以改变LED发射的光功率或光电探测器的灵敏度或酶的活性。通过LED的电流可以被温度补偿，因此LED的输出功率相对于温度是恒定的或几乎恒定的。可以补偿比较器的参考电压，使得光电流的积分时间相对于温度恒定或几乎恒定。IC可以具有存储温度校准数据的存储块，以针对温度变化校准化验测量。加热器集成在IC中或PCB上，以将容器保持在恒定且可预测的温度。

LED可以倒装芯片键合到PCB上。PCB特征配准和倒装芯片键合工艺可能导致LED位置误差。为了克服这些误差，LED可以首先放置在PCB上，并且IC、AOW和反射器可以在LED之后放置在PCB上，并且与LED配准。在一些情况下，部件将安装在PCB的另一侧上。LED可以与PCB的如一个或多个导通孔或一个或多个边缘的贯通特征配准，并且IC、AOW和反射器可以与相同的贯通特征配准。

该装置可以包括在血浆或全血中工作的电化学传感器。铂电极和选择性渗透膜可以在单独的电化学IC上形成图案，以便能够在装置上实现电化学感测。离子选择性电极可以集成在电化学IC中。该装置可以包括执行磁性粒子标记的免疫化验的磁感测IC，其中与抗体结合的磁性粒子可以捕获血浆中的可溶性靶蛋白。磁性颗粒可以通过重力沉降到磁感测IC的抗体包被表面，在存在目标蛋白质时，磁性颗粒可以与该抗体包被表面强结合。磁感测IC可以集成与磁性粒子传感器相邻的载流导体。载流导体可以从磁性粒子传感器的顶部去除弱结合到磁感测IC表面的磁性粒子，而磁性粒子传感器可以检测保持强结合到磁性粒子传感器上方的磁感测IC表面的磁性粒子。磁性颗粒可以以干燥状态装载和存储在容器中。血浆可以使干燥的磁性颗粒再水化并将其释放，该磁性颗粒与血浆形成在一起，捕获目标蛋白质并沉积到磁感测IC的表面。磁性粒子传感器可以被实现为嵌入磁感测IC中的光电探测器。该装置可以包括执行化学测试的一个IC，以及执行免疫化验的另一个IC。该装置可以包括一个或多个IC、一个或多个电化学IC和一个或多个磁感测IC。电化学IC和磁感测IC可以集成在PCB上或与PCB平行或齐平。IC、电化学IC和磁感测IC可以具有用于通信的数字接口，如I²C或SPI。

该装置可以集成到血液收集系统，该血液收集系统装配在患者上并从患者获取全血。该装置可以集成到血液收集系统中，并且可以从血液收集系统获取全血用于分析。血液采集可以具有或不具有LCD来显示化验结果。化验结果可以无线地传输到附近的移动装置。

Claims (17)

1.一种临床分光光度计装置，用于测量血浆中的一种或多种分析物的浓度或活性，并且包括：

分光光度计；

过滤器，安装在表面上，其中所述过滤器包括血浆分离膜，并且其中所述过滤器浸渍有报道分子；

表面，流体连接所述过滤器和所述分光光度计，其中所述装置被配置成使得所述血浆能够直接从所述过滤器流动到所述表面上并且流动到所述分光光度计中；

其中所述分光光度计包括多个容器，并且其中所述装置被配置成使得所述血浆从所述表面流入所述容器中，并且其中所述容器被配置成容纳血浆，

其中所述报道分子悬浮地溶解在所述血浆中，其中所述报道分子是化学反应的产物或反应物，并且其中所述化学反应包括由所述容器中的血浆中的分析物的浓度或活性限制的均相反应；

其中所述分光光度计被配置成测量所述容器中的血浆中的报道分子的浓度的变化速率或绝对变化，并且计算所述容器中的血浆中的分析物的相应浓度或活性,

其中所述分光光度计包括反射器，所述反射器被配置成将检测频率处的光重新定向通过所述容器中的血浆，并且

其中所述反射器包括突起，并且其中所述突起接触所述容器中的血浆。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述分光光度计包括发光二极管，即LED，所述发光二极管被配置成发射在光学检测频率处具有峰值频率并且具有窄带光谱的光，其中所述LED被配置成使得所述光穿过所述血浆，并且其中所述报道分子吸收穿过所述血浆的所述光的部分或全部。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述分光光度计包括光电探测器，其中所述装置被配置成使得光入射在所述光电探测器上，并且其中所述光电探测器被配置成对检测频率处的光敏感。

4.根据权利要求3所述的装置，其中路径长度是指光从所述LED穿过所述容器中的血浆的距离，所述路径长度小于1mm，标称路径长度与所述路径长度相差小于5％。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述分光光度计包括表面毛细管，并且其中至少滤光器的边缘部分或完全在表面毛细管内部。

6.根据权利要求1所述的装置，还包括容器阵列即AOW，并且其中所述过滤器和所述AOW之间的间隙小于2mm。

7.根据权利要求3所述的装置，其中，所述分光光度计包括与所述光电探测器集成的集成电路即IC。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述表面与所述IC共面，并且其中所述表面是所述光电探测器的表面。

9.根据权利要求1所述的装置，还包括一个或多个表面，所述一个或多个表面被配置成将一个或多个过滤器流体地连接到一个或多个分光光度计中的一个或多个容器。

10.根据权利要求1所述的装置，还包括多个分光光度计，其中所述多个分光光度计被配置成以不同的光学检测频率操作。

11.根据权利要求1所述的装置，还包括在所述过滤器上方或附近的预过滤器，并且其中所述预过滤器用预过滤器试剂涂覆和/或浸渍。

12.根据权利要求2所述的装置，其中所述光学检测频率为340nm，并且其中所述LED被配置成发射具有FWHM小于20nm的窄带光谱的光，并且其中所述报道分子包括NADH。

13.根据权利要求1所述的装置，其中所述分析物包括ALT、AST、钾、镁、葡萄糖、肌酸激酶、总胆固醇、血尿素氮、ALP、淀粉酶、钙或γ谷氨酰转移酶中的至少一种。

14.根据权利要求1所述的装置，进一步包括近场通信无线模块即NFC无线模块，所述近场通信无线模块被配置成将测量结果从所述装置无线地发送到附近的无线装置。

15.根据权利要求1所述的装置，还包括电连接到分光光度计的电池，其中所述电池被配置成向所述分光光度计供电。

16.根据权利要求1所述的装置，还包括配置成执行磁性颗粒标记的免疫化验的磁感测IC。

17.根据权利要求2所述的装置，其中所述分光光度计的光学检测频率为405nm，并且其中所述LED被配置成发射具有FWHM小于20nm的窄带光谱的光。