使用微机电传感器的医疗系统、方法和仪器.pdf

本发明公开了一种生物悬浮液处理系统，它包括用于处理生物悬浮液的一种或多种组分的悬浮液处理装置，用于将悬浮液输入处理装置的第一流体流路和从装置输出悬浮液组分的第二流体流路。至少一个微机电(MEM)传感器与流体流路中的一个相通，用于检测流体流路中流体的选定特性。MEM传感器可以位于其他位置，例如位于容器上或袋上并与其内部相通，用于检测其中所装流体的特性。可以检测很多特性，例如流动速度、pH值、细胞类型、细胞抗原性、DNA、病毒或细菌的存在、胆固醇、血细胞比容、细胞浓度、细胞计数、分压、病原体的存在或粘度。

1.  一种生物悬浮液处理系统，包括：
悬浮液处理装置，用于处理生物悬浮液的一种或多种组分；
与处理装置相通的第一流体流路，用于将悬浮液输入处理装置；
与处理装置相通的第二流体流路，用于将悬浮液的组分从处理装置中输出；
与所述流体流路中的一个相通的至少一个微机电传感器，用于检测流路内流体的选定的特性。

2.  权利要求1所述的系统，其特征在于传感器检测由流动速度、pH值、细胞类型、细胞抗原性、细胞浓度、细胞计数、粘度、胆固醇、血细胞比容、DNA、病毒或细菌的存在、病原体的存在和选定气体的分压所组成的组中的一个或多个特性。

3.  权利要求1所述的系统，其特征在于传感器与第一流体流路相通，并产生对第一流体流路内流体的一个或多个选定特性作出响应的信号，悬浮液处理装置包括适于接收传感器信号并且响应此信号控制处理装置的控制器。

4.  权利要求1所述的系统，其特征在于传感器与所述第二流体流路相通，并产生对第二流体流路内流体的选定特性作出响应的信号，悬浮液处理装置包括适于接收传感器信号并且响应此信号控制处理装置的控制器。

5.  权利要求1所述的系统，其特征在于传感器适于在固定的时间间隔多次检测选定的特性。

6.  权利要求5所述的系统，其特征在于传感器产生对流路内流体的选定特性作出响应的信号，悬浮液处理装置包括适于接收传感器信号并且响应此信号控制处理装置的控制器。

7.  权利要求6所述的系统，其特征在于传感器与第二流体流路相通并检测选定细胞的大致数量或浓度。

8.  权利要求1所述的系统，还包括与第二流体流路相通的容器，用于接收输出的组分，所述系统适于为相关容器提供由至少一个传感器检测的特定特性的跟踪信息。

9.  权利要求8所述的系统，其特征在于系统包括由容器携带的可供机器阅读或人阅读的数据存储介质，所述的数据存储介质存储与至少一个传感器检测的特定特性相关的信息。

10.  权利要求9所述的系统，其特征在于所述的数据存储介质包括容器上的条码标签。

11.  权利要求9所述的系统，其特征在于所述的数据存储介质包括电子数据存储装置。

12.  权利要求11所述的系统，其特征在于所述的电子数据存储装置带有永久半导体存储器。

13.  权利要求9所述的系统，其特征在于所述的数据存储介质包括由容器所携带的并代表检测特性的至少一个图标。

14.  权利要求9所述的系统，其特征在于悬浮液包括一种或多种血液组分并且输出的血液组分是细胞组分，容器用于储存输出的细胞组分，数据存储介质包含与容器中的细胞血液组分的类型、质量、纯度、数量或浓度有关的数据。

15.  权利要求1所述的系统，其特征在于所述的至少一个传感器包括与第一流体流路相通的第一传感器和与第二流路相通的第二传感器，并且处理装置包括血液分离装置，悬浮液包括全血，第一传感器检测血小板以确定输入血液分离装置的悬浮液的血小板计数，第二传感器检测血小板以确定第二流路中的血小板计数，系统包括一个与第二流路相通的容器，用于储存输出的血小板，并且系统还包括由容器携带的可供机器阅读或人阅读的数据存储介质，数据存储介质用于存储与一个或两个上述传感器检测的血小板计数有关的信息。

16.  权利要求1所述的系统，其特征在于一个传感器与所述第二流体流路相通，所述系统包括用于储存输出组分的容器，传感器产生对输出组分的特性作出响应的信号，系统包括数据记录装置，用于接收所述信号并记录与所检测的输出组分的特性有关的数据。

17.  权利要求16所述的系统，其特征在于数据记录装置包括用于打印所检测特性报告的打印机。

18.  权利要求17所述的系统，其特征在于报告的格式是可供机器阅读的图形格式。

19.  权利要求16所述的系统，其特征在于容器携带可供机器阅读的电子数据存储装置，并且其中的数据记录装置适于将与传感器检测的选定特性有关的数据传送到电子数据存储装置。

20.  权利要求19所述的系统，其特征在于电子存储装置包括永久半导体存储器。

21.  一种一次性塑料血液组分储存容器，其内部的空腔用于容纳血液组分，容器上携带至少一个与空腔相通的微机电传感器，用于检测容器内容纳的血液组分的选定特性。

22.  权利要求21所述的容器，其特征在于传感器适于在血液组分刚要被输入病人体内之前检测血液组分中细菌的存在或pH值。

23.  权利要求21所述的容器，其特征在于传感器包括一次写、多次读的数据存储器，并且适于由自动阅读装置阅读。

24.  一种提供表征的血液组分制品的血液处理系统，所述系统包括：
从包括全血的悬浮液中分离出一种或多种需要的细胞血液组分的血液分离装置；
与血液分离装置相通的第一流体流路，用于将包括全血的悬浮液输入到分离装置中；
与血液分离装置相通的第二流体流路，用于从分离装置中输出至少一种需要的细胞血液组分；
与第二流体流路相通的容器，用于容纳从血液分离装置中输出的血液组分；
由容器携带的可供机器阅读或人阅读的数据存储介质；
与第一流体流路相通的至少一个微机电传感器，用于检测全血的至少一个特性并产生至少一个响应此检测的电信号；
与第二流体流路相通的至少一个微机电传感器，用于检测从血液分离装置输出的细胞血液组分的数量并产生响应此检测的电信号；
适于从传感器接收电信号并将与所检测特性有关的数据记录在数据存储介质上的数据记录器，从而使用者能容易地识别所检测的与全血有关的特性以及容器中需要的细胞组分的数量。

25.  权利要求24所述的系统，包括与第二流体流路相通的传感器，用于检测流路中不需要的生物组分的数量并产生响应此数量的电信号；适于接收电信号并将与不需要的细胞组分的数量有关的数据记录在数据存储介质上的数据记录器，其中数据存储介质中的数据可供容器中制品的使用者使用。

26.  权利要求25所述的系统，其特征在于不需要的生物组分是病毒组分。

27.  权利要求25所述的系统，其特征在于不需要的生物组分是细胞组分。

28.  权利要求27所述的系统，其特征在于需要的细胞血液组分是血小板或红细胞，不需要的细胞组分是白细胞。

29.  权利要求24所述的系统，还包括适于接收与第一和第二流体流路相通的传感器的信号并对一个或多个此种信号作出响应以控制血液分离装置的控制器，以提供需要的细胞血液组分制品，此制品由根据传感器检测的特性而存储在数据存储介质中的数据所表征。

30.  权利要求29所述的系统，其特征在于需要的细胞血液组分是血小板、红细胞、干细胞或白细胞。

31.  权利要求24所述的系统，其特征在于数据存储介质包括由容器携带的可供机器阅读的图形。

32.  权利要求31所述的系统，其特征在于可供机器阅读的图形包括条码。

33.  权利要求24所述的系统，其特征在于第一流体流路与捐献人的血管系统相通，并且所述的系统包括产生提供给捐献者的可供人阅读的报告的装置，报告中含有与一个或多个检测特性有关的选定的数据。

34.  一种生物悬浮液处理系统，包括：
用于处理生物悬浮液的一种或多种组分的血液处理装置；
人类受试者；
与人类受试者的血管系统和处理装置相通的第一流体流路，用于将血液从人类受试者输送到处理装置；
与处理装置相通的第二流体流路，用于从处理装置输出血液组分；
与处理装置相通的第三流体流路，用于从处理装置输出另一种血液组分；
与所述流体流路中的一个相通的至少一个微机电传感器，用于检测该流路中流体的选定的特性。

35.  权利要求34所述的系统，其特征在于传感器产生对一个流体流路中的流体的一个或多个选定特性作出响应的信号，悬浮液处理装置包括适于接收传感器信号并响应此信号控制处理装置的控制器。

36.  权利要求35所述的系统，其特征在于第三流体流路与人类受试者相通，处理装置适于将抗凝血剂加入第一流体流路的血液中，所选定的特性包括第一流体流路中的血液的血细胞比容，控制器控制抗凝血剂向第一流体流路内的加入。

37.  权利要求35所述的系统，其特征在于控制器根据信号控制处理装置，以避免对人类受试者的一种或多种有害的结果。

38.  权利要求35所述的系统，其特征在于控制器根据信号控制处理装置，以输出所需质量的组分。

39.  权利要求35所述的系统，其特征在于控制器根据信号控制处理装置，以输出所需数量的组分。

40.  权利要求35所述的系统，其特征在于控制器根据信号控制处理装置，以输出去除了不需要组分的组分。

41.  权利要求40所述的系统，其特征在于不需要的组分是白细胞。

42.  权利要求35所述的系统，其特征在于控制器根据信号控制处理装置，以输出需要的组分。

43.  权利要求42所述的系统，其特征在于需要的组分是血小板。

44.  权利要求42所述的系统，其特征在于需要的组分是红细胞或血浆。

45.  权利要求35所述的系统，其特征在于传感器检测血小板并且控制器控制处理装置以输出选定的最小数量的血小板。

使用微机电传感器的医疗系统、方法和仪器
本发明总体上涉及处理生物悬浮液的医疗系统、方法和仪器，所述生物悬浮液包括但不限于血液。更具体的，本发明涉及新颖的医疗系统、方法和仪器(用于处理生物悬浮液)，其中使用微机电系统(“MEMS”)作为传感器、探测器或其它元件以改善制品的质量、纯度、一致性、特征和/或产量。
下面以处理血液和血液组分为例描述本发明，本发明主要应用在这个领域，并在此领域具有优势。但是，应该理解的是，本发明并不限于血液和血液组分的处理，也可以应用于其它生物悬浮液的处理，例如，骨髓或细胞生长介质。
近些年来，由于治疗中对血液和血液组分需求的增加，血液和血液组分处理的重要性日益增大。血液是一种细胞或细胞碎片悬浮在液体中的悬浮液。细胞包括将氧气从肺带到肌肉并将二氧化碳从肌肉带回到肺的红细胞、抵抗感染的白细胞和使血凝结的血小板。细胞悬浮在一种称为血浆的液体中，血浆本身也含有几种组分，可以通过分馏法进行分离。为了便于描述，血液组分和血液成分可以互换使用。
遭受明显失血的病人通常需要红细胞，而血小板则是许多接受化学治疗或放射治疗的病人所需要的，化学治疗和放射治疗使身体制造新的血细胞的能力下降(血小板是存活时间最短的血细胞)。为病人输入血浆则有不同的原因，或者将血浆进一步分离以提取和浓缩某种血蛋白。
由于对血液组分的需求增大了，因此通常将采集的血液分离成它的组成成分，这样可仅向病人输入其需要的组分，而将其它的组分或成分留给其它病人，或返回到捐献者体内。通常用于描述将血液分离成一种或多种组分的术语是“血液分离”。在全血采集后，可以通过手工完成血液分离，或者通过自动或半自动的程序完成。
自动血液分离通常使用可重复使用的设备或仪器，以及一次性的、单次使用的管路，待处理的血液在此管路中流动。通常将采集的组分，如血小板、红细胞或血浆，输出并输入储存容器中，或者收集到仪器内部的容器中，而将其它的血液组分或者返回到捐献者体内，或者分别输出并保存用在其它用途。在自动血液分离中已经使用多种基于不同原理的仪器，其中大多数常用的仪器使用离心原理，根据血液组分的不同密度将它们分离开。伊利诺斯州Deerfield的Baxer保健公司制造的CS-300和Amicus分离仪，以及科罗拉多州Lakewood的Gambro BCT公司制造的Trima和Spectra分离仪，就是离心血液分离仪或血液分离设备的例子。Autopheresis-C分离仪是Baxer保健公司制造的另一种血液分离仪。它的工作原理是使用泰勒涡流的薄膜分离，这与上述的离心分离仪有很大差别。本发明不局限于一种特殊的治疗仪器或工作原理，并可能比这些仪器中的任一类型以及其它血液或悬浮液治疗仪器都有明显的优势。
除了从健康的捐献者采集血液组分外，相同的设备和方法也在临床上用于治疗病人。例如，当确认通过减少白细胞的数量或去除血浆对病人有益时，可以使用与用于捐献者的设备相同的设备从病人身上采集上述组分，并将剩余的血液返回到病人体内。近些年，血液处理作为很多病症的治疗程序也发展起来。
尽管血液成分采集或减除已经进行了很多年，并且已得到了发展，但仍然存在一些需要进一步改进的重要领域。其中一个存在改进的明显需求的领域是减少采集和检测血液组分过程中人为出错的可能性。在正常的血小板采集过程中，例如，对从捐献者体内输出的血液和所采集的血小板浓缩液进行许多检测。例如，可以从管路中输出采集的血样，送到实验室进行关于血小板计数、病原体的存在、血型，以及其它多种检测。
所采集的血液组分样本也要进行类似的检测。对于血小板，例如，采集的血小板计数是一个特别重要的数据，因为通常达到一定标准的“剂量”或“单位”需要一定数量的血小板(4×10¹¹)。除了确定采集的血小板计数(或者，也可以是密度)外，还可以检测采集的血小板制品中白细胞的存在，对于某些病人这可能是产生不良反应地来源。
这些检测中的很多种或者不是在采集血液组分的同一地点完成，或者需要24-48小时才能完成。必须十分谨慎并采取很多必要的步骤，才能保证样品恰当地代表所采集的血液制品，并且实验室结果是所采集的特定血液制品的恰当记录。尽管如此谨慎，由于很多人参与并采取了很多步骤，在该过程中就存在人为出错的机率，即使这种机率很小。因此，存在着减少所需要的人工处理和人为干预的持续需求，以降低采集和检测血液组分过程中出错的机率以及成本。特别是，需要提供制品如血小板、红细胞或血浆的采集或处理系统，将检测过程与处理过程本身分离，在最少的人为干预及最少的检测过程下减少人为出错的机率，通过如细胞计数、病原体的存在、白细胞计数、血型等等对制品进行完全或部分表征。
由于血液组分的需求量不是恒定不变的，所以在使用之前因过期造成的某些血液制品的浪费也是常见的。尽管红细胞可以冷藏储存较长的时间，但血小板通常在室温储存，并且在最好的环境下存放期仅为约5-7天。但是，二者都有有限的存放期，结果，由于在允许的存放期内未使用而造成大量的采集的血液组分制品被废弃是常见的。这样，考虑到能够捐献血小板和其它血液组分的捐献者人数有限，就需要提高采集和使用血液组分的效率。
除以上所述外，对使采集过程本身更有效的设备的需求也不断增加。例如，对于制定或优化采集程序从而在预期的时间内获得所需数量的采集制品，并达到预期的制品纯度或者不含不需要的组分，同时对捐献者或病人的负作用最小，捐献者红细胞比容和血小板计数可能是重要的数据。尽管在采集程序之前检测捐献者的红细胞比容相当容易，但血小板计数是一个昂贵而费时的过程，通常在采集程序之前不检测。在大多数血小板采集程序中，最容易地得到的信息是估计的血小板计数，它是根据以前捐献品的平均值做出的，变化范围宽。因此，需要更新的信息用于优化采集程序。
总之，在生产血液组分时，对于以下方面需要不断改进：(1)采集制品的一致性，例如对于所采集的和满足输血需要的血液组分的产量或数量，或者所采集血液组分的质量(如存放期)；(2)采集制品的纯度，如不含不需要的杂质，以及更好地保证完成所有必需的检测并减少人为出错的机会；(3)采集的效率和采集血液组分的使用；(4)在采集、相关检测和管理过程中的成本和出错机率；(5)提供给捐献者的安全性。
在过去的十年中，微机电系统(MEMS)领域也取得了明显进步。MEMS是一类尺寸非常非常小的系统。这些系统通常具有电子和机械或光学元件，但不总是如此。最初将改造的集成电路制造技术和材料用于制造这些非常小的装置或系统，但目前有大量的制造技术和材料可供选用。
具有多种感应和启动功能的MEMS装置已经被设计出来，并应用于测定血型、血细胞计数、识别DNA、进行化学分析、测量pH值、检测分压以及进行许多其它的程序和测试。最近，多个制造商声称开发了一种“芯片上的实验室”，它适用于进行多种血液或血液组分的分析或测试。但是，在将MEMS装置与现存的医疗程序集成在一起以增强性能并减少人为出错的可能性方面的进步仍是有限的。
概述
为了达到上述一个或多个目的，本发明在处理装置中的用于处理生物悬浮液(如血液)的处理系统中使用MEMS传感器，其中的MEMS传感器被用于自动检测流入或流出处理装置的一种或多种流体的流体特性。更具体地，本发明涉及一种生物悬浮液处理系统，包括：处理含有一种或多种组分的生物悬浮液的处理装置，与处理装置相通、用于将悬浮液输入处理装置的第一流体流路，与处理装置相通、用于将悬浮液的组分从处理装置中输出的第二流体流路。按照本发明，至少有一个微机电传感器(MEMS)与一个上述流体流路相通，以检测在流路内流体选定的特性。处理装置可以是血液分离装置，用于分离和收集一种或多种血液组分，但从更宽的范围看，本发明不必局限于一种特定的悬浮液处理装置或一种特定的血液分离装置或分离仪。
再看本发明的特征，可以操作MEMS传感器以检测如下的特性，例如，选自由流动速度、pH值、细胞类型、细胞抗原性、细胞浓度、细胞计数、粘度、胆固醇、血细胞比容、DNA、病毒或细菌的存在、病原体的存在和/或一种选定气体的分压或其它特性所组成的组中的一个特性。
为了帮助控制系统，传感器与第一流体流路相通，产生对第一流体流路内的流体的一个或多个选定特性(如血小板计数)作出响应的信号。悬浮液处理装置可以包括适于接收传感器信号并且响应此信号控制处理装置的控制器。此系统可用于，例如，优化处理程序的时间，提供更一致的制品，提供含有某个最小数量的悬浮液组分的制品，或者更好地保护对病人的影响。传感器也可与将流体从处理装置输出的第二流体流路相通，例如用于所需组分或非所需组分，如血小板或白细胞的计数，或者用于其它所需的目的。
为了更好地控制，系统可以包括适于在离散的时间间隔多次检测所需的特性的传感器。这种传感器在每次检测特性时产生一个信号，并且悬浮液处理装置可以包括一个适于接收此传感器信号并响应此信号控制处理装置的控制器。这样，使用定期检测能更好地优化或改善所有的或部分处理程序。例如，传感器可与第二流体流路相通，检测所选细胞的大约数量或浓度，而控制器控制系统采集预期数量的选定的细胞，或者也可以减少选定细胞的采集数量。
系统还可以包括与第二流体流路相通的容器，用于接收输出的组分，系统适于为相关容器提供由至少一个传感器检测的具体特性的跟踪信息。容器上可携带可由机器阅读或人阅读的数据存储介质，用于存储与至少一个传感器检测的特定特性相关的信息。数据存储介质并不局限于某种特定的类型，而是可以包括图形标记，如容器上的条码标签；电子数据存储装置，如永久半导体存储器；或容器上代表检测特性的图标或其他图形。这种信息跟踪可以完全由系统自身完成，从而减小样品或信息处理过程中人为出错的机率。
当悬浮液包括一种或多种血液组分并且输出的血液组分是一种细胞组分时，系统可以包括储存输出的细胞组分的容器，数据存储介质包括关于容器中细胞组分的数据，例如血型、质量、纯度、数量和/或浓度。更具体的，系统包括与第一流体流路相通的第一传感器和与第二流路相通的第二传感器，并且处理装置包括血液分离装置。当悬浮液为全血时，第一传感器尤其可以检测血小板，以确定输入血液分离装置的悬浮液中的血小板计数，第二传感器尤其可以检测所输出的血小板，以确定第二流路中的血小板计数。可以提供一个与第二流路相通的容器用于储存输出的血小板，并且系统还包括由容器携带的可供机器阅读或人阅读的数据存储介质，用于存储与一个或两个上述传感器检测的血小板计数有关的信息。为了减少需要人为干预的次数，系统本身可以包括数据记录装置，用于接收来自一个或多个传感器的信号并记录与检测特性有关的数据。数据记录装置可以是打印机，用于打印人或机器可读的检测特性的报告，例如直接打印在容器上或打印在贴在容器上的标签上。或者，容器也可携带可供机器阅读的电子数据存储装置，并且数据记录装置适于将与传感器所检测的选定特性有关的数据传送到电子数据存储装置。优选电子数据存储装置包括永久半导体存储器，或“一次写，多次读”的存储器，这样数据就不会在断电时意外丢失或损坏。换句话说，可以在血液组分储存容器上安装存储器或处理芯片，例如永久性地安装在容器尾部边缘的永久存储器，用于接收和存储数据，以便以后用适合的电子阅读仪器阅读。
血液组分储存容器还可以包括装在容器上并与容器室相通的微机电传感器，例如刚好在输入病人体内之前检测容器中收集或储存的血液组分的选定特性。这种传感器同样可以包括永久半导体存储器或称为“一次写，多次读”的数据存储器。
按照另一个特征，本发明专注于一种用于提供表征的血液组分制品的血液处理系统，其中的系统包括：从包括全血的悬浮液中分离出一种或多种所需细胞血液组分的血液分离装置；与血液分离装置相通的第一流体流路，用于将包括全血的悬浮液输入到分离装置中；与血液分离装置相通的第二流体流路，用于从血液分离装置中输出至少一种需要的细胞血液组分；与第二流体流路相通的容器，用于接收从血液分离装置中输出的血液组分；附在容器上的可供机器阅读或人阅读的数据存储介质；与第一流体流路相通的至少一个微机电传感器，用于检测全血的至少一个特性并产生至少一个响应此检测的电信号；与第二流体流路相通的至少一个微机电传感器，用于检测从血液分离装置输出的细胞血液组分的数量并产生响应此检测的电信号；适于接收来自传感器的电信号并将与检测特性有关的数据记录在数据存储介质上的数据记录器，从而在最小的人为干预下使用者能容易地识别所检测的与容器中的全血以及所需细胞组分的数量有关的特性。
此系统还可以包括与第二流体流路相通的传感器，用于检测流路中不需要的生物组分的数量并产生响应此数量的电信号；适于接收该电信号并将与不需要的细胞组分数量有关的数据记录在容器中的数据存储介质上的数据记录器，其中的数据存储介质可供制品的使用者使用。不需要的生物组分可以是病毒，或细胞组分如白细胞。
如前所述，系统包括：适于接收来自与第一和第二流动流路相通的传感器的信号的控制器，并且控制器适于根据一个或多个这种信号控制血液分离装置，以提供所需的细胞血液组分制品，此制品被根据传感器所检测的特性而存储在数据存储介质中的数据所表征。数据存储介质包括容器上携带的可供机器阅读的图形，如条码。当从捐献者或病人体内抽血时，例如系统还可以向捐献者或病人产生可供人阅读的报告，其中含有与一个或多个检测特性有关的所选数据。
按照本发明的另一特征，提供的生物悬浮液处理系统包括：处理生物悬浮液的一种或多种组分的血液处理装置；人类受试者；与人类受试者的血管系统和处理装置相通的第一流体流路，用于将血液从人类受试者输送到处理装置；与处理装置相通的第二流体流路，用于从处理装置输出血液组分；与处理装置相通的第三流体流路，用于从处理装置输出另一种血液组分；与一个所述流体流路相通的至少一个微机电传感器，用于检测流路中流体的选定的特性。
传感器可以产生对在一个流体流路内的流体的一个或多个选定特性作出响应的信号，悬浮液处理装置包括控制器，它适于接收传感器信号并根据此信号控制处理装置。在第三流体流路与人类受试者相连，且处理装置适于将抗凝血剂加入第一流体流路中的血液的情况下，选定的特性可以包括在第一流体流路中的血液的血细胞比容。在该系统中，控制器控制抗凝血剂向第一流体流路的加入，以防止太多的抗凝血剂返回到捐献者或病人体内，因为众所周知，过多的抗凝血剂流入捐献者或病人体内将产生有害的结果。
但是，传感器的信号及对处理装置的控制并不仅是为了人类受试者的安全性。例如，控制器可以根据信号控制处理装置以输出所需质量的组分，输出所需数量的组分，输出减少了不需要组分含量的组分，或者输出选定的最小数量的组分，例如血小板、红细胞或血浆，或者在最长或最短工作时间内输出特定数量的组分。
在本发明的一个更具体的实施例中，MEMS传感器或其它MEMS装置装在常见的一次性托架或盒子上。托架包括其内部形成的流体流动通道，此通道可由大的阀或MEMS大小的阀选择性地打开或关闭，从而根据来自装置控制器的控制信号控制流体流向传感器。优选的，托架适于与可重复使用的阅读器/控制器配合，它与盒子中的MEMS装置共同工作产生与检测的特性对应的信号，此信号可用于优化处理程序或识别检测的特性，或者控制流体流过盒子，其中所识别的检测特性用于以后标识采集的血液制品或给其贴标签。
尽管托架有几种不同的形式，其中一种形式是一个盒子，但它包括刚性的塑料底，用于安装多个MEMS传感器或其它MES装置如阀或泵，并且在底中加工有预成形的通道，其中有流体流动控制阀模块，控制选定的流体流到需要的MEMS传感器。盒子包括可被弹性膜关闭的预成形开口通道，弹性膜覆盖在盒子的一侧上并被密封在通道壁上(或者通过阅读器产生的压力临时地固定，或者通过溶剂或声波接合永久地固定)以关闭通道。膜例如可以通过机械或气动传动与阀模块共同工作，控制流体流过MEMS盒中的通道。
本发明并不局限于特定类型的MEMS传感器或特定的工作原理。用于本发明的MEMS装置可以是静态的或动态的，纯机械的，生物机械的或电子-机械的。它们还可以包括光学元件，并且它们可以是干燥的或与液体试剂或其它液体共同使用。
特别适合于血液分离过程的一类MEMS传感器是微型血细胞计数器，在其中，粒子如细胞或细胞碎片以单独的纵列流过狭窄的微流体通道。其它的MEMS传感器可以根据，例如，使用旋转压缩盘的离心微流态学分析，其中的压缩盘利用例如在其表面上形成的微流体歧管和分光光度池，它可以通过光盘阅读器进行阅读。
由于某些MEMS装置与其它的MEMS装置相比可能需要特殊的或单独的消毒程序，因此本发明还设计了多于一个的MEMS托架或盒子。例如，使用试剂的MEMS可能需要不同的消毒技术，例如环氧乙烷消毒，相比之下纯机械或电子/机械的、光学/机械或光学/电子的MEMS适于辐射或加热消毒。使用多于一个的MEMS盒还可能有其它原因，包括容易制造、容易安装或装配到处理装置上等等。在这种情况下，通过消毒接头或其它消毒连接程序，在消毒后将MEMS盒连接在在其余流体管路上。
通过蠕动泵抽送流体通过MEMS盒，蠕动泵通常用于血液分离装置中用于抽送血液或血液组分流过管路，或者MEMS盒本身也可以包括大的和/或MEMS大小的泵，用于使流体流过MEMS盒并到达所需的MEMS传感器。类似的，流过盒子的液体也受到MEMS大小的阀或大尺寸阀的控制，例如由Baxter保健公司营销的Amicus血液分离离心机的流体流动控制模块中使用的那些阀。
本发明的其它方面和特征将在下面的详细描述中说明。
图1是本发明悬浮液处理系统的示意流程图；
图2是可用于本发明的控制和数据传输系统的软件/数据流程图；
图3是本发明可重复使用的悬浮液处理仪，特别是血液分离仪的透视图；
图4是图3仪器的部分放大透视图，表示MEMS盒子或托架的阅读器/控制器；
图5是一次性流体管路的平面示意图，包括MEMS盒子或托架，用于图3的仪器和在本发明中使用；
图6是本发明用于图5的一次性流体管路的MEMS盒子或托架的分解透视图；
图7a是图6中装配的MEMS盒子的俯视图；
图7b是图7a中MEMS盒子的侧视图；
图8是MEMS盒子阅读器/控制器的透视图；
图9是图3中本发明仪器的另一个MEMS盒子阅读器/控制器的放大透视图；
图10是可用于图9所示阅读器/控制器的MEMS盒子的分解透视图；
图11是图10中装配的MEMS盒子的后视透视图，示出了用于流体流动控制的大阀门模块；
图12是表示图10的MEMS盒子插入图9的阅读器/控制器之间的放大透视图；
图13是可用于本发明的MEMS微型血细胞计数器的示意图；
图14是图13的微型血细胞计数器的视图，表示用鞘流(sheathflow)会聚血细胞；
图15a和15b是可在本发明MEMS盒子中使用的双稳态阀的剖面图；
图16是本发明另一个MEMS盒子的俯视平面图，其中包括用于泵送流体通过盒子的流体泵室；
图17a是使用微流体歧管和分光光度池的压缩盘的平面图；
图17b是图17a压缩盘阅读器的正视图；
图18a是血液组分储存容器的平面图，其中MEMS传感器安装在容器中或装在容器壁上用于读取其内容；
图18b是图18a的容器的平面图，其中具有阅读MEMS传感器的阅读器。
下面更详细地描述附图，图1是表示本发明处理系统的流程图。尽管图1中的流程图以血液分离系统为例，但其中所示的流程图和步骤也能应可以用于其它悬浮液处理系统。
在详细描述处理系统之前，应该理解的是，流程图反映的是系统的总体特征和功能，而没有必要反映系统的结构。例如，应该理解的是，流程图中单一的方框或一组方框中所示的特征可以代表实际产品中的两个或多个物理模块或结构，或者流程图中一个以上的方框或一组以上的方框可能是最终产品中的一个单独的物理模块或结构。流程图的目的仅是为了表示一个总体系统和功能中的一个实施例，而不是对实际的物理结构的限制。
如在血液分离中的应用，图1中的系统包括血液分离仪50，例如离心分离器、旋转膜分离器或其它流体分离仪器和设备，以及仪器或设备的控制系统52。控制系统52，其中包括可编程微处理器，执行多种进行血液分离程序的控制和监测功能。它接收和发送有关各种初始阶段、处理过程和最终阶段制品特征的数据，控制流体流过系统，控制血液分离仪的工作，跟踪和存储标识最终制品的数据或与容器上的数据存储介质通讯，容器中装的是血液分离过程中收集的制品。
在图1所示的系统中，从捐献者54，例如健康的成人，采集全血。流体管理模块56控制血液(和其它流体，如启动溶液和抗凝血剂)流过系统。根据本发明，使用一个或多个MEMS传感器检测流入系统的血液的一个或多个特性。例如，全血的初始样品，在处理之前，可以与一个或多个初始状态MEMS传感器58接触，用于探测或测量红细胞计数、血小板计数、血脂水平、血型或代表病原体(病毒或细菌)存在的标记物。这里所用的“传感器”或“检测”广义地包括探测、测量、监视、分析、表征、取样和其它任何所需的测试或分析。
初始状态样品的数据，通常是电信号的形式，被反馈到控制系统52，其目的是，例如，用于控制流体管理模块或血液分离过程，或用于跟踪或存储与被检测特性相关的信息，这些信息在以后标记在采集的制品上。例如，将血型的数据存储起来，记录在可供机器阅读或人阅读的数据存储介质上，此存储介质由容纳采集的制品的容器携带，例如说明标签、条码或电子记忆装置。与初始血小板计数有关的数据可用于，例如，优化血液分离过程以将处理时间减少到最低，将采集的血小板计数达到最大或更好地保证采集到的血小板计数达到某个最低水平。
添加了抗凝血剂的全血通过流体管理模块输送到血液分离仪器或设备50。在这里，将血液分离成一个或多个组分，例如组分1，组分2，直到组分n。在分离过程中，可以由一个或多个处理过程状态的MEMS传感器60检测处理过程中的数据，用于探测如白细胞计数、红细胞比容和血小板密度之类的特性数据。处理过程状态MEMS传感器检测的数据反馈到控制系统52，通常用于控制血液分离过程和/或流体的流动。处理过程状态MEMS传感器在处理过程中根据需要从流体中取样一次或多次。为了在整个分离过程中定期调节分离仪器或流体流，可以在处理过程中的检测中使用多个MEMS传感器。控制系统激活这些传感器，以在整个处理过程中在选定的时间间隔检测一个或多个选定的特性，或者在某些触发事件出现时检测，例如停电、红细胞过剩或其它事件。
分离出的、不返回捐献者的血液组分分别输送到储存容器64、66和68。当然，储存容器不必在血液分离仪器之外。例如，在BaxterCS-3000和Amicus离心机中，将血液组分采集到旋转离心机内的容器中，直到分离过程结束。
当采集一种或多种组分时，由MEMS最终制品条件传感器62检测最终采集制品的一个或多个特性，并将数据反馈到控制器52。可以提供最终制品状态MEMS传感器62检测采集制品的一个或多个特性，例如白细胞计数、叠集的红细胞比容、血小板剂量、pH值或气体(如CO₂)分压。最终制品状态MEMS传感器将数据反馈到控制系统52，用于优化分离过程，控制流体流动和/或存储/跟踪用于最终采集制品标识的数据。
本发明这些特征的一个优点是，提供了根据初始状态、处理过程和/或最终制品MEMS传感器全部或部分表征的最终制品，并且所表征的特性被跟踪或存储用于标识最终制品容器，所有这些减少了人为干预和出错机率。例如，从各种MEMS状态传感器58、60和62接收数据后，仪器控制系统52将这些数据传送到记录器或标记器70，记录器或标记器将这些数据记录在由储存容器携带的数据存储介质72上。此数据存储介质是人能阅读的或机器能阅读的(如图形或条码)，或上述两形式的综合或者其它形式。记录器可以，例如，打印贴在容器上的标签，或将数据传送到装在容器上的机器能阅读的电子存储装置上，例如存储芯片。结果是，根据需要对血液组分制品进行了表征，减少了人为干预或人为出错的机率。
图2是可编程操作控制系统某些特征的概括。如图所示，过程处理主控模块74向系统各种元件发出指令(图中的虚线)，执行某些功能，并从一个或多个这些元件接收数据(图中实线)。例如，主控模块向样品预处理模块76发出指令，执行某个初始状态检测。此任务的完成是通过打开一个大阀或MEMS大小的阀使全血流入，与所需的初始状态MEMS传感器58接触。接着，与所检测的特性有关的信息或数据通过预处理模块反馈到主控模块进行存储，或用于以后标记在采集的血液制品上。
在主控模块74、处理过程模块78和处理过程MEMS传感器60之间，以及在主控模块、最终制品组态模块80和最终制品状态传感器62之间，也可执行相似的步骤。
接着，将来自不同MEMS传感器的信息传送到阅读器/标记器70，用于将数据标记在最终制品容器上。一个简单形式是，打印一个标签贴在容器上，或者将所需信息打印在一个预先贴好的标签上。另外，本发明也可将数据通过光或电的方式传送到附在最终制品容器上的电子数据存储器(例如，永久存储芯片或“一次写、多次读”的存储器)。如果操作者需要仅将特定的信息显示在制品上，系统允许将少于全部检测特性的信息显示或标记在采集的制品上。
图3表示一种生物悬浮液处理仪，具体是由伊利诺斯州Deerfield市的Baxter保健公司生产和销售的通用型Amicus血液分离仪82。美国专利5,462,416详细描述了这种Amicus分离仪，此专利在这里引入作为参考文献，在此不再重复描述。
简要地说，Amicus分离仪基于离心原理将密度不同的血液组分分离。操作Amicus分离仪时使用可丢弃的一次性塑料管路，在分离过程中血液或血液组分在其中流动，这在下面详细描述。
Amicus分离仪包括：基座，一般在84，流体管理和传感器板86，以及显示屏和触摸控制板88。机器的基座84包括旋转离心室、驱动硬件和控制电器。从可下翻的前门90能进入离心室，用于装卸一次性管路。
流体管理和传感器板包括三个泵和阀门站，每一个都有一对蠕动泵92和邻近的流动控制模块94，用于泵送流体流过系统并控制流体流动方向。与分离过程有关的操作信息显示在显示屏88上，它也具有触摸输入的能力，供操作者在分离过程之前或过程中输入信息或控制指令。
根据本发明优选的方案，MEMS传感器和其它装置装在一个单独的MEMS托架或盒子96中(图5)，它是可丢弃的流体管路的一部分，仅为一次性使用。分离仪82(图3)包括一个MEMS盒阅读器/控制器98，当一次性流体管路安装在仪器上时将MEMS盒安装在其中。阅读器/启动器98与MEMS盒共同工作，阅读和传送来自盒子上MEMS传感器的数据，控制流体流过MEMS盒到达所需的MEMS传感器或其它MEMS装置。
图3中所示的MEMS盒阅读器/控制器放大后显示在图4中，具有适于装MEMS盒的基座100和铰接在基座上的门102，门用于关闭盒子以阻挡周围的光线，并与装在基座中的光、电或机械装置共同工作，以阅读或解释MEMS传感器或其它装置，并且/或者用于启动位于MEMS盒中的阀门或泵。
图5是可丢弃的一次性使用的处理组件或流体管路104的示意图，它与本发明的MEMS盒/托架96装配在一起，应用在图3所示的分离仪上。美国专利5,462,416详细描述了这种一次性流体管路，此前已引用该专利作为参考文献，这里不再重复。
处理组件104包括一组形成流体管路的软管，血液和血液组分在其中流动。流体管路将流体输入处理室106或从处理室输出，处理室在使用过程中装在旋转的离心室中。流体管路包括多个容器110a-f，这些容器挂在离心部件的挂钩上，在流体处理过程中放出和接收流体。
流体管路104还包括一个或多个在线流体控制盒112，不要将其与MEMS盒混淆(如果需要的话，流体控制盒也可包括MEMS传感器或其它MEMS装置，并因此引入本发明的特征)。图5表示了三个这样的盒子，标记为112a、112b和112c。盒子与离心室中的泵和阀站相结合发挥作用，使流体在多个流体源和目的地之间流动。在一个血液处理过程中，盒子将阀和泵的功能集中起来完成所选定的程序。上述美国专利4562416详细描述了这些功能。
盒子112a-c和处理室106之间的一部分流体管路108束在一起形成中心管114。中心管连接处理部件(主要是流体管理处理室)的旋转部分与处理室非旋转的静止部分(主要是盒子和容器以及流体管和MEMS托架和盒子)。中心管连接处理部件的旋转部分和静止部分时没有使用旋转密封，而是使用公知的1-Ω 2-Ω(one-omega two-omega)原理，这早已经成功地应用于Baxter保健公司销售的CS-3000离心机上。
在图示和优选的实施例中，流体管路104预先连接处理室106、容器110、流体控制盒112和MEMS托架和盒96。从而这些组件优选地形成一个集成的预先装配的消毒单元，但应该认识到，如果需要对MEMS盒单独消毒，也可能需要随后连接到流体管路的其余部分，例如通过无菌连接过程。
在一个典型的双针血小板采集过程中，从输入针116抽入全血，在连接点118与抗凝血剂如ACD混合，ACD是从ACD容器110d输出的，全血通过流体控制盒112a，并从那里进入分离/处理室106。在分离室，富含血小板的血浆与叠集的红细胞分离，每一种都从分离室中输出。富含血小板的血浆通过中心管114输出，向上流过盒112c，在通过光传感器120后返回到离心机的采集室。在那里，血小板浓缩液从富含血小板的血浆中分离，去除血小板或低血小板含量的血浆从采集室输出，收集在低血小板含量的血浆储存容器110c中，并且/或者返回到捐献者体内，红细胞通过流体控制盒112a和回流针117。尽管图中示出的是双针装置，但本发明同样也能用于此类型的单针流体管路，这也由Baxter保健公司出售，用于Amicus离心机。
按照本发明，如图5所示，流体管路104包括至少一个MEMS盒或托架96。如出于图解说明而非限制目的的图5所示，图中的MEMS盒96具有5个流体连接通路。但连接的数量取决于被检测流体的特性，较少的流体连接通路也可满足许多与血液相关的应用，这将在后面进行讨论。
如图5所示，MEMS盒98具有与叠集的红细胞管相连的流体入口120。用MEMS传感器监测此管中的流体，以确定叠集的红细胞比容用于，例如，优化分离过程。
MEMS盒流体入口122与全血入口管连接。此管中的流体也用MEMS传感器检测，例如，以确定任意的初始状态数据，如红细胞计数、血小板计数、血脂水平、血型或病原体(病毒或细菌)指示剂或标记物的存在。
下一个流体进入的入口管124与富血小板的血浆管连接。这用于在处理过程中分析白细胞计数、红细胞比容、血小板密度等等。
流体连接通路126与去除血小板的血浆管连接。与此连接相关的MEMS传感器用于检测任何所需的血浆的最终制品特性。类似地，流体连接通路128与血小板浓缩液采集管相连，使MEMS检测血小板浓缩液的一项或多项最终特性，例如血小板剂量或密度、白细胞计数、血小板大小等等。
图6更详细地示出了本发明的一种MEMS盒或托架98。如图中所示，盒子包括刚性的MEMS夹持器或支架130、多个MEMS传感器或其它MEMS装置132、前盖板134和薄膜底板136。优选夹持器或支架130由刚性塑料或其它适合的材料制成。在MEMS夹持器上有多个流体流动的通道138，将所需的流体与所需的MEMS传感器或其它装置连通。如图6所示，示出了三个这样的流体通道138，用于初始状态、处理过程中和最终制品特性的检测。这些通道预先成形在MEMS夹持器中，与三组MEMS装置接收区140相通，MEMS装置接收区适于安装所需的MEMS传感器或其它装置。中心的流体通道与其两侧的两列MEMS装置接收区相通。其它两条通道与一个单列MEMS装置相通。MEMS安装区的尺寸及MEMS传感器或其它装置的数量可以根据给定处理过程的需要改变，以达到所需的检测能力。对于那些需要电源的MEMS传感器或其它装置，刚性夹持器可以包括多个电气接点142。嵌在夹持器中或模压在夹持器表面的导线将电气接点与安装需要电源的MEMS传感器或其它装置的适当区域140连接起来。
MEMS夹持器和MEMS传感器/装置装在透明的盖板134下方，盖板通过粘接、超声或溶剂接合的方法密封在夹持器130上，形成通路138。透明盖板可以透过相关光源发出的光或者使光线传输至MEMS盒阅读器中的接收器。贴在MEMS夹持器底侧的柔性膜196能使与MEMS盒相连的阀、泵或其它装置启动，这将在下面详细描述。
再看图7A，这是MEMS盒或托架98的平面图，初始状态分析取样管144与MEMS盒中的第一流体通道138a相通，第一流体通道与多个MEMS传感器相通，用于检测病毒或病原体标记物(如，能揭示不需要的病毒或细菌的存在的DNA分析)、血型、血脂水平、血小板计数和红细胞计数。通向每个MEMS传感器的入口都由阀141控制，阀141可以是控制初始流体流向MEMS传感器的大尺寸的阀；或者使用MEMS大小的阀控制入口，这可以从多种使用不同原理，例如表面张力、柔性膜等原理的阀中选用。所设计的初始状态管在分离过程中与全血输入管相通。另外，虽然图中所示的通道138的末端是闭合的，但通道也可继续通过盒子返回到流体管路以使，例如，取样管接收待分析流体的连续的通过量。
下一个输入管是处理过程分析取样管146，它与MEMS盒中的流体流路138b相通，用于取样血液分离处理过程中的流体的不同特性。例如，处理过程中的流体从中间的通道138b流过血小板密度MEMS传感器、红细胞MEMS传感器和计数白细胞数量的MEMS传感器。处理过程的流动管与富血小板的血浆管、叠集的红细胞管连接，或者如果需要的话与处理室本身连接。
最终制品分析取样管148与MEMS盒中的第三通道138c相通，以确定最终制品的特性，例如CO₂分压、pH值、血小板密度、血细胞比容或白细胞计数。尽管其它的连接点，例如与处理室本身的连接也在本发明的范围内，但可以预料，最终制品取样管与通向最终制品收集容器的流动管相连。
虽然上述特性是由血小板采集过程所决定的特性，但根据需要，使用者可以选择或生产者可以使用不同的MEMS传感器用于不同的目的，或检测不同特性。
如图8所示，在使用过程中，MEMS盒或托架96优选地安装在MEMS盒阅读器/控制器98的基座100的凹陷区。对于使用光阅读的MEMS装置，优选该基座包括一组发光纤维或发光二极管150，对准适当的MEMS装置；门102上包括一组光收集器或接收器152，对准MEMS装置，用于由特定的MEMS传感器阅读检测光的透过、反射或折射。基座和/或门还包括电气接点153，与需要电源的MEMS盒上的电气接点142连接。因此很明显，本发明并不局限于特定型号的MEMS传感器或装置，或者以特定的原理工作的MEMS传感器或装置。
本发明使用的MEMS传感器的一个例子示于图13中。图中的传感器是一个MEMS微型血细胞计数器149，并被认为非常适合用于与细胞相关的应用中。从图中可以看出，该微型血细胞计数器包括光源150，将光线例如相干激光发射到排成一纵队的组分上，例如从初始状态、处理过程中或最终制品流动管中接收的细胞。光接收器152、154接收从粒子上反射和折射的光，用于计数流过此管的细胞，或者例如通过血型、细胞密度或细胞计数表征流过此管的细胞。荧光探测和光散射也能用于计数和表征血细胞。这些检测也可以与免疫测定技术结合用于检测和表征包覆抗体的粒子和抗体一抗原复合体。华盛顿Redmond的Micronics公司先前描述过这种类型的MEMS传感器，并可以从该公司购买到。
如图14所示，微型血细胞计数器149使用微流体管道151，从相交的流动管道153流出的流体在其中形成了以鞘流方式流动的流体，使细胞排成单独一个纵列用于分析。因此，下面的内容也在本发明的范围内，即如果适当，MEMS盒也包括用于接收液体或气体(如盐水、水、试剂，或其它液体和气体)的另外的流体管道153，它与MEMS传感器是相通的。
适于应用于本发明的另外的MEMS装置是基于离心微流体分析的MEMS传感器。在MEMS盒中装有一个或多个小的旋转压缩盘，这些压缩盘可以由光盘阅读器进行阅读。压缩盘使用例如，在压缩盘表面上形成的微流体歧管和分光光度池。图17大略地表示了这种装置，马萨诸塞州Medford的Gamera生物科学公司提出了这种装置，并可以从该公司得到它。
可以从荷兰Enscheda的TMP公司获得的微流体混合装置、使用微通道的毛细管接头和薄膜微阀，由Lawrence Livermore国家实验室在生物MEMS新型微加工方法的知识基金会会议(KnowledgeFoundation Conference on Novel Microfabrication Option for Biomems，1999年6月15-16日，加利福尼亚州旧金山市)上公开的薄壁柔性塑料结构、微流体管路、硅树脂按钮气动启动器和微型阀只是几种其他类型的MEMS装置。这些其它MEMS装置都能应用于本发明的MEMS盒。
如上面提到的，MEMS盒也包括大尺寸阀，例如，Baxter公司的Amicus分离器中使用的、用于控制流体管路模块中流体流动的阀。前面引用的美国专利5,462,416中详细描述了这些阀及它们的运行。但是，MEMS盒也可使用MEMS大小的阀141，如图7a所示。
可以得到的MEMS大小的阀有很多种。例如，图15a和15b表示了使用膜158的双稳态阀156，膜在图15a所示的关闭位置和在图15b所示的打开位置之间弯曲，在关闭位置时，挡住入口通道160，在打开位置时，使流体能在入口通道和出口通道162间流动。当阀室中的压力超过一个阈值时可以打开阀，此时膜从稳定的关闭位置移动到稳定的打开位置。当阀室中的压力低于某个阈值时，阀移动到稳定的关闭位置，使膜从稳定的打开位置移动到稳定的关闭位置。Mikrostukturtechnik研究所在由知识基金会(Knowledqe Foundation)组织的1999年7月召开的“生物MEMS新型微加工方法，技术和商业化策略”(Novel Microfabrication Options for Biomems，Technologies &Commercialization Strategies)会议中描述了这种双稳定微阀。这仅仅是应用于MEMS盒中的MEMS大小的阀的一个例子。使用微通道和表面张力形成MEMS大小的阀也是公知的，当流体压力超过某个阈值以克服表面张力效应时，阀打开。这种阀也可以应用到上述类型的MEMS盒。
图9-11示出了MEMS托架或盒以及盒阅读器/控制器的另外的设计。如图9所示，盒阅读器/控制器164包括一对直立的壁166，二者之间形成容纳MEMS盒的狭缝。其中一块壁的功能与上述实施例中基座100的功能相似，另一壁的功能与上述实施例中门的功能相似。换句话说，一块壁上包括一组发光纤维、发光二极管之类的器件，以及与MEMS盒中的MEMS装置连接的任何适合的电气接点。相对的壁上包括一组光接收器，与MEMS传感器共同工作，读出被检测的特性。如前所述，二块壁中的一块也可包括启动或控制流体流过MEMS盒的大体积阀；或者MEMS盒包括MEMS大小的阀，用于控制流体流动。
图10-11描述了用于阅读器/控制器164的另一个MEMS盒168。MEMS盒168包括底170，上面有预成形的流体通道172和预成形的MEMS容纳或安装区174，它与所需的通道连接使流体通过通道流到MEMS传感器。从图10中可以看出，三个流体通道在底中从入口176一直延伸到出口178。底的一侧装有透明的盖180，另一侧装有柔性膜182。
如图11的后视图所示，盒中的阀门模块区184可以通过大尺寸阀元件打开或关闭。阀关闭时，阀元件迫使柔性膜接触并靠近阀模块，阻挡住通道与MEMS装置间的流体流动；而释放柔性膜时，就打开特定的阀模块使流体流动。优选阀的打开和关闭设置与Baxter Amicus离心机中已经使用的设置相似，这在美国专利5,462,416中作了详细描述。
如图12所示，在另一个可选择的MEMS阅读器164和盒168的实施例中，通过在MEMS盒阅读器/控制器上直立的壁166间向下滑动盒，就能在安装一次性部件的过程中很容易地将盒装入。
图16示出了本发明MEMS盒或托架186的另一个实施例。前面所述的盒依靠管路中的压力(由蠕动泵92产生)使所选的流体流入和流过MEMS盒。但是如果需要的话，MEMS盒本身可以有泵室，使流体流过盒并且实际上流过管路。图16示出了这种MEMS盒186。
如图16所示，MEMS盒186，与前面所述的实施例相似，包括三个与流体流入管相通的内部通道188，用于检测初始状态、处理过程中和最终状态的制品特性。但在图16中的实施例中，每个通道还与各自的泵室190相通。泵室优选地具有一块柔性膜的壁，固定在盒的一侧。通过机械或气动压力使膜变形交替地减小或增大泵室的大小，从而产生泵的抽吸作用。交替地打开和关闭泵室每个端部的入口和出口阀192，以控制流体流过泵的方向。如前所述，如果需要，此泵可用于仅将所需流体流过MEMS盒，或也可用于使流体流过整个一次性流体管路。
图18a表示具有MEMS传感器196的血液组分容器194，MEMS传感器位于容器壁上或嵌在容器壁中，用于检测容器中的血液组分选定的特性。MEMS传感器适于通过容器壁上一个易碎的部分进入到容器中，或通过传感器上的刺穿元件进入，并适于检测所储存的血液组分的细菌污染和/或pH值。这在刚好在向病人施用前检测血液组分，以保证其pH值和细菌水平是可以接受的特别有用。
经过一段MEMS传感器所需的适当的分析时间后，可以从MEMS传感器直接读出结果。或者，可以通过适合于装在袋上的特殊的MEMS传感器的阅读器198阅读MEMS传感器，例如自动的光、磁或电子装置。
尽管上面描述了一个或多个具体的实施例，但本发明并不局限于上述出于说明的目的而公开的具体结构，本发明还包括对阅读了本说明书的本领域的普通技术人员而言显而易见的变化和修改。