專利名稱：一次性流體試樣采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來現(xiàn)場取樣少量流體進(jìn)行分析的方法和設(shè)備。更具體地說，它涉及一種一次性裝置，該裝置通過結(jié)合毛細(xì)作用以采集小流體(如血液)進(jìn)行工作，并且當(dāng)插入到分析器中時利用壓差把流體移入或移出測試腔室，暴露該流體試樣以便利用分析器進(jìn)行測試。
背景技術(shù)：
醫(yī)師例行地測試血液參數(shù)作為診斷過程的部分。全血細(xì)胞計數(shù)(CBC)是這些測試中最普通的。醫(yī)師使用結(jié)果來評定血液細(xì)胞成分的量和狀態(tài)。全血細(xì)胞計數(shù)的三個要素用來描述在試樣中的紅細(xì)胞的大小和數(shù)量血細(xì)胞比容(HCT)、平均紅細(xì)胞容積(MCV)、及紅細(xì)胞計數(shù)(RBC)。四個另外的血液性質(zhì)描述紅細(xì)胞的攜氧能力血紅蛋白濃度(HGB)、總蛋白濃度(TPC)、平均細(xì)胞血紅蛋白含量(MCH)、及平均細(xì)胞血紅蛋白濃度(MCHC)。
這些血液性質(zhì)，特別是HCT或HGB，可用來診斷貧血癥、急性失血、失水、及其它狀態(tài)的實(shí)情。HCT或HGB也可用來評測血液的攜氧能力。
在醫(yī)院環(huán)境中，醫(yī)務(wù)人員典型地采集血樣，然后把試樣送到中心血液試驗(yàn)室分析。兩種采集血樣的公知方法包括(1)沿著手指、腳跟、或耳垂棒把試樣采集到毛細(xì)管中，和(2)使用注射器把血樣采集到小瓶中。毛細(xì)管由在兩端處都敞開的玻璃或親水塑料制成。管的一端貼著在手指、腳跟、或耳垂上的小切口的位置放置，并且血液通過毛細(xì)作用從切口流入管中。在任一種情況下，包含血樣的毛細(xì)管或小瓶送到試驗(yàn)室，在該處由自動系統(tǒng)進(jìn)行測試。
最近，鑒于如下已經(jīng)進(jìn)行了在區(qū)域血液采集和測試方面的研究和發(fā)展(1)與在容器之間的血液輸送有關(guān)的危險，包括血樣的污染和醫(yī)務(wù)或試驗(yàn)室人員暴露于血液傳染病的風(fēng)險增加，如乙型肝炎、丙型肝炎、及HIV；和(2)對于在緊急情形下、血庫、或在辦公室或家庭環(huán)境中血樣的準(zhǔn)確現(xiàn)場分析的需要和期望。結(jié)果，已經(jīng)開發(fā)了各種便攜式血液分析器，該分析器能夠獲得血樣的光學(xué)、導(dǎo)電率或超聲波讀數(shù)，以便測量血液成分和特性，如血細(xì)胞比容、血紅蛋白、紅細(xì)胞平均容積、紅細(xì)胞計數(shù)、平均紅細(xì)胞血紅蛋白量、平均紅細(xì)胞血紅蛋白濃度、及總蛋白濃度。這些便攜式血液分析器又造成對單次使用的一次性裝置的需要，該裝置與分析器聯(lián)合使用作為血樣的采集容器、臨時存儲容器、和測試腔室。
一次性血樣采集器的一般概念是已知的，該血樣采集器使用毛細(xì)作用從手指棒或類似的地方抽取血液，然后把血液輸送到在用于離心的同一裝置內(nèi)的另一個容器或腔室。如下的現(xiàn)有技術(shù)參考資料描述了這種概念。授予Sarstedt的美國專利No.4,314,570公開了一種具有與稍大腔室連通的短毛細(xì)管的一次性血樣采集器和存儲容器。腔室被填充，毛細(xì)管脫開，并且包含血樣的腔室放置在離心機(jī)中或者直接測試。授予Nilsson等的美國專利5,472,671公開了一種雙空腔血樣采集裝置。血樣通過毛細(xì)作用采集到第一空腔中，并且可以與試劑混合。血樣然后通過離心力穿過通道傳送到第二空腔中。不同的反應(yīng)/分析可在不同的空腔中進(jìn)行。授予Kenney的美國專利No.5,916,814公開了一種預(yù)密封整體血細(xì)胞比容測試組件。組件基本上包括用來在離心期間把血樣管和血細(xì)胞比容試管固定在一起的固定器，借此將來自血樣管的血液集中于試管中并且分離成柱。
也已知另外的裝置，這些裝置為血液的采集和測試(除離心之外)而設(shè)計。例如，典型的家用血糖監(jiān)視器包括用戶把測試條插入到監(jiān)視器中，切開其手指，擠出血滴，對準(zhǔn)血滴從而使它落在測試條的小測試表面上。Purcell的美國專利申請2003/0007893公開了一種用于現(xiàn)場血糖監(jiān)視的測試裝置(即，通過光測、比色、或電化學(xué)分析器)，該測試裝置試圖保證用戶采集具有最小限度的氣泡的必需血液體積。Purcell開發(fā)了一種可插入到監(jiān)視器中的細(xì)長測試傳感器。傳感器在一端處具有較高體積拾取區(qū)域，并且在另一端處具有較低體積讀取區(qū)域。讀取區(qū)域端插入到監(jiān)視器中。來自手指棒的血樣滴到和采集到測試傳感器的拾取區(qū)域中。如果拾取區(qū)域體積被填滿，則測試所需要的血液量將必要地通過毛細(xì)作用穿過傳輸區(qū)域并且流入包含試劑的讀取區(qū)域中，在該處監(jiān)視單元讀取結(jié)果。在傳輸和讀取區(qū)域上的蓋保護(hù)監(jiān)視單元。
最后，使用壓差把流體試樣從采集區(qū)域輸送到在裝置內(nèi)的測試區(qū)域的概念是已知的。Quirk等的美國專利申請2003/0118479公開了一種裝置，該裝置附加和密封到形成測試腔室的可除去測試條(涂有試劑)上，采集的血樣通過在試樣上產(chǎn)生壓差可直接引向或引出測試腔室。
以上裝置都沒有提供整體一次性裝置，該一次性裝置采集和臨時安全地存儲用于分析的血樣，并且可插入到便攜式分析器的測試區(qū)中，由此密封測試表面，形成密封的測試腔室，及結(jié)合或與致動器接口，該致動器啟動壓差以把血樣移入和移出測試腔室。結(jié)合分析器使用的這種裝置的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，提供采集和測試預(yù)定量的血液(或其它流體)的快速、清潔及安全方式，特別是在緊急或無試驗(yàn)室設(shè)施的情況下。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的一個目的在于，提供用來采集用于分析的預(yù)定量流體試樣的方法和裝置。
本發(fā)明的另一個目的在于，提供用來臨時存儲采集的流體試樣的方法和裝置。
本發(fā)明的另一個目的在于，提供專門適于采集和存儲血樣和在其中安全和高效地分析試樣的方法和裝置。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種一次性血液取樣裝置，該血液取樣裝置自動地在采集區(qū)中采集血樣，并且自動地把血樣移到測試區(qū)。
本發(fā)明的另一個目的在于，在由親水塑料管制成的采集區(qū)中采集血樣，該親水塑料管通過毛細(xì)作用引導(dǎo)血液。
本發(fā)明的另一個目的在于，毛細(xì)管具有預(yù)定長度和直徑，以保證采集比必需的量稍多的血液。
本發(fā)明的另一個目的在于，毛細(xì)管是清澈或透明的，并且可見地以線標(biāo)記，以向用戶指示已經(jīng)采集了必需量的血液。
本發(fā)明的另一個目的在于，提供適用于小于1ml的血液抽取的方法和裝置，并且優(yōu)選地與靜脈血相反地使用毛細(xì)管血滴。
本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種適于用來與蓄電池操作的、便攜式的、手持血液分析器接口的可處理血液取樣裝置。
本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種一次性血液取樣裝置，該血液取樣裝置可插入到便攜式血液分析器中，從而血液取樣裝置的測試區(qū)用血液分析器的測試表面密封，以形成密封的測試腔室。
本發(fā)明的另外目的在于，測試腔室處于具有使氣泡形成最少的正方形水平橫截面的圓柱體的形狀。
本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種具有整體壓差致動器的一次性血液取樣裝置，裝置一旦插入到分析器中該致動器就被致動，以使血液在毛細(xì)采集管與測試腔室之間流動。
本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種一次性血液取樣裝置，該裝置一旦插入到分析器中就通過由分析器創(chuàng)建的壓差而致動，這使血液在毛細(xì)采集管與測試腔室之間流動。
本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種一次性血液取樣裝置，該血液取樣裝置適于插入到分析器中，以測量血液成分和特性，如血細(xì)胞比容(HCT)、血紅蛋白濃度(HGB)、紅細(xì)胞平均容積(MCV)、紅細(xì)胞計數(shù)(RBC)、平均細(xì)胞血紅蛋白量(MCH)、平均細(xì)胞血紅蛋白濃度(MCHC)、或總蛋白濃度(TPC)。


將容易地得到本發(fā)明和多個附屬優(yōu)點(diǎn)的更完全理解，因?yàn)楫?dāng)聯(lián)系附圖考慮時通過參照如下詳細(xì)描述，本發(fā)明變得更好理解，在附圖中圖1是透視圖，表明與典型便攜式血液分析器200相鄰的一次性裝置100的優(yōu)選實(shí)施例。
圖2是透視圖，表明插入到如圖1中的便攜式血液分析器200中的一次性裝置100。
圖3-6分別描述圖1-2的一次性取樣裝置100的前視圖、截面圖、前視立體圖、及端視圖。
圖7是圖1-6的一次性取樣裝置100的詳細(xì)圖，包括描述在一次性裝置100的采集區(qū)與測試區(qū)之間的連接的分解視圖。
圖8是與便攜式血液分析器200一起使用的一次性裝置100的操作順序圖。
圖9是操作示意圖，描述在裝置100與分析器200之間的接口。
圖10是一次性裝置300的可選擇實(shí)施例的立體操作順序圖，在該一次性裝置300中，泵由致動器球泡332代替。
圖11是另一個可選擇實(shí)施例的前視圖，其中測試區(qū)620和致動區(qū)630并排位于采集區(qū)610上方。
圖12是另一個可選擇實(shí)施例的前視圖，其中功能區(qū)豎直地定向，使采集區(qū)710在底部處、致動區(qū)730在中部及測試區(qū)720在頂部處。
圖13是另一個可選擇實(shí)施例的前視圖，其中裝置設(shè)計成水平地插入到在分析器200上的側(cè)端口中。
圖14是另一個可選擇實(shí)施例的前視圖，其中毛細(xì)管911是曲線的并且延伸。
圖15是另一個可選擇實(shí)施例的組合視圖，其中毛細(xì)管擴(kuò)展形成寬扁平空腔1017，引導(dǎo)到連接到測試區(qū)的另一個毛細(xì)管1018。
圖16是另一個實(shí)施例的組合視圖，具有形成入口的寬而窄的矩形孔徑1212，血液穿過該入口流入裝置中。
圖17是另一個實(shí)施例的組合視圖，其中入口孔徑1312接合矩形通道1311，該矩形通道1311在相對端處通入測試區(qū)1320中。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是一種流體取樣裝置，該流體取樣裝置通過毛細(xì)作用的組合進(jìn)行操作，借此它采集少量流體試樣，并且當(dāng)插入到分析器中時通過壓差把流體試樣運(yùn)送到測試區(qū)，在該處流體試樣被暴露以便由分析器進(jìn)行測試。該裝置在這里在用于血液取樣的一次性取樣裝置100的范圍內(nèi)描述，該一次性取樣裝置100設(shè)計成與血液分析器200接口，如圖1中所示。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，本發(fā)明的概念實(shí)際上可以用來取樣和測試任何流體。取樣裝置100適于采集.05ml或更小(1滴)的血液，并且適于插入到分析器200中，以便通過光學(xué)測量、電導(dǎo)率測量、超聲波測試、或任何其它已制定的裝置測試。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例100(如圖1中所示)與由Key Technologies，Inc.設(shè)計的、并且由Separation Technology，Inc.制造的ULTRACRITM超聲波高精度血液分析器200一起顯示，該血液分析器200在公開的PCT申請PCT/US2003/026889中進(jìn)行描述。這種分析器200包括插入口201，該插入口201具有用來安置和密封取樣裝置100的樞軸和鎖定罩203。
取樣裝置100首先用來通過毛細(xì)作用采集血滴，然后插入到分析器200中測試。罩203鉸接到分析器單元200的主體上，并且在打開之后，克服彈簧偏置力而關(guān)閉和鎖閉，以把取樣裝置100捕獲和安置在口201內(nèi)部。罩203形成有軌道(未表示)，該軌道與取樣裝置軌道對準(zhǔn)，以便捕獲取樣裝置100和將其置中。
圖2描述罩203克服彈簧偏置力而貼著單元200的主體關(guān)閉。當(dāng)完全關(guān)閉時，罩203將鎖閉以把取樣裝置100鎖定到位，在分析器100內(nèi)部的取樣腔室的兩個壁之間緊密地擠壓。罩203的插鎖又致動微動開關(guān)(未表示)，這開始實(shí)際測試程序。對于當(dāng)前目的極為重要的是，取樣裝置100完全對準(zhǔn)并且可靠地安置在口201內(nèi)部。一次性取樣裝置100的結(jié)構(gòu)與罩203的插鎖動作協(xié)作地工作以利于這種對準(zhǔn)和安置，如在下面更詳細(xì)描述的那樣。
圖3-6分別描述圖1-2的一次性取樣裝置100的前視圖、截面圖、前視立體圖、及端視圖。取樣裝置100一般包括細(xì)長和較薄的橡膠支撐框架7，并且形成有下面討論的各種功能特征，該支撐框架7包括頂端1和底端2、前部3和后部4、相對側(cè)5和6。取樣裝置100的功能特征分成三個主要區(qū)采集區(qū)10、測試區(qū)20、及致動區(qū)區(qū)30。取樣裝置100的全部可以由Atofina Co.的PebaxTM橡膠、或任何其它柔性彈性體成型。
采集區(qū)10包括限定到毛細(xì)管11的入口的孔徑12，該毛細(xì)管11在優(yōu)選實(shí)施例中是具有近似50微升的容積(這適于采集大約1-2滴血液)的空心親水圓筒形管。然而，依據(jù)裝置為其設(shè)計的具體分析器，毛細(xì)管11的容積可以在.01-1ml之間變化。毛細(xì)管11的當(dāng)前優(yōu)選尺寸是圓筒形的，具有1.6mm的內(nèi)徑和19mm的長度，盡管其它尺寸和形狀可能是合適的。長度和內(nèi)徑可增大以采集較大試樣，或者它們可減小以便更快地抽吸并且保證容器可靠地保持試樣。毛細(xì)管11可以具有所示的圓形橫截面、或橢圓或各種直線圍成的形狀。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，諸如星形或矩形之類的非圓形橫截面增加管11的毛細(xì)抽吸，但可能難以成型。毛細(xì)管11的入口孔徑12向外突出以便更容易采集。毛細(xì)管11具有與測試區(qū)20(見下面)流體連通的相對端13。毛細(xì)管11的壁比較清澈或透明，并且可以由可見指示器線、刻度標(biāo)記(graduated markings)或某些其它明顯特征劃分界線，以向用戶指示已經(jīng)獲得足夠的血液。在實(shí)際中，病人的血液將通過針刺抽取(如下面描述的那樣)，毛細(xì)管11的入口孔徑12將放置成與血液相接觸，并且血液將通過毛細(xì)作用引入管11中，直到采集足夠的量。一旦完成，毛細(xì)管11就在從病人到分析器20輸送期間用作血液的臨時存儲容器。
圖7表明在一次性裝置100的管13的相對端13與測試區(qū)20之間的連接。借助于組合地參照圖4和7，測試區(qū)20是由穿過取樣裝置100的支撐框架的前部3和后部4的橫向孔徑21形成的敞開窗口。優(yōu)選地，孔徑21是圓筒形的，以限定優(yōu)選地具有圓筒形橫截面的圓形壁測試通道25。正方形或矩形橫截面也是適合的，但圓筒形狀(具有平滑側(cè)面的圓形孔徑)阻礙在限定測試通道25中形成氣泡，同時也使準(zhǔn)確測試需要的血液量最小。在前部3和后部4上都圍繞孔徑21的邊沿稍微凸起，以貼著分析器200的壁形成密封圈22(見圖4)。這樣，當(dāng)取樣裝置100插入到分析器200中，并且罩203鎖閉以把取樣裝置100鎖定到位時，它緊密地擠壓在分析器200內(nèi)部的取樣腔室的兩個壁之間，所述壁與密封圈22配對以氣密地封鎖測試通道25。依據(jù)裝置用于的具體分析器，密封測試通道25的體積可以在.01至1ml的范圍內(nèi)。
毛細(xì)管11的通路在彼此相對布置的兩個孔23、24處橫過測試通道25。遠(yuǎn)孔24經(jīng)空心致動器管31繼續(xù)進(jìn)入致動器區(qū)30。如圖4中所示，致動器管31通向致動器孔口32，該致動器孔口32穿過取樣裝置100的前部敞開?？卓?2在對于分析器200中的微小泵的連接上密封，該泵當(dāng)被致動時把血樣從毛細(xì)管11抽吸到密封的測試通道25中。
在分析器200中的同時，保持裝置100的大體豎直方位，從而任何內(nèi)部的氣泡將穿過測試通道25向毛細(xì)管11的上方遷移，并且從孔口32出去。
包括端部34和35的致動器管31在端部34處被整體成型(或附加和密封)到測試通道25的孔24的邊緣上，并且這可以通過成型和焊接兩個半段或通過整個裝置100的整體成型而實(shí)現(xiàn)。以對于圍繞測試孔徑21的凸起邊沿的類似方式，凸起邊沿繞致動孔口32存在。當(dāng)取樣裝置100插入到分析器200中時，這個邊沿形成圍繞在分析器的壁上的配對孔的密封(未表示)，允許致動器與取樣裝置連通和從采集區(qū)把流體向上拉入到測試區(qū)中。
支撐結(jié)構(gòu)的一側(cè)6具有一對月牙形孔徑45。月牙形孔徑45添加彈性，并且允許貼著罩203的一定程度的壓縮，有助于創(chuàng)建有效的鎖插效果和把裝置100可靠地安置在分析器200中。
靠近頂端1的支撐結(jié)構(gòu)的前部3和后部4的表面包括一個或多個凸起或織造的指握桿或凸起結(jié)構(gòu)37(即脊或隆起)，以有助于防止裝置在血液采集和到分析器200的輸送期間脫落。
盡管本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例一般由具有整體橡膠密封圈22的硬橡膠制成，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，裝置100可以大體由具有分離橡膠墊圈型密封圈22的硬塑料形成。其它可能材料包括玻璃、聚苯乙烯、聚酰胺、聚氯乙烯、聚碳酸酯、硅酮、聚丙烯、聚氨基甲酸乙酯、乳膠或聚乙烯。材料的選擇和對于裝置100的表面光潔度優(yōu)選地選擇成延期凝結(jié)(即，Pebax)的發(fā)作。當(dāng)在超聲波分析器中使用未處理毛細(xì)血液時，這是特別希望的，因?yàn)橐呀?jīng)證明，凝結(jié)的生物化學(xué)過程改變聲相對于時間的速度。表面光潔度優(yōu)選地是光滑的以使表面區(qū)域最小，允許血液更自由地穿過裝置流動和延期凝結(jié)的發(fā)作。
如果預(yù)期在抽取血液與測試完成之間的時間將是顯著的(即，比2分鐘長，由此引起影響穿過血液聲速的凝結(jié))，則粉末化的肝素抗凝血劑、EDTA或其它抗凝血劑可以涂覆在裝置的內(nèi)部，以延遲凝結(jié)而不使紅細(xì)胞變形。
取樣裝置100可以通過一次注射成型、或兩次注射成型稍后熱焊接在一起的分離半體而制造，密封圈22和其它柔性元件整體地成型或分離地添加。各種部分可以通過咬合、粘合劑、超聲波焊接、或任何固定不同塑料或橡膠材料的其它方法而連接。取樣裝置100也可以使用吹塑成型而形成。
裝置的操作圖8是與便攜式血液分析器200一起使用的一次性裝置100的優(yōu)選實(shí)施例的操作順序圖。
如以上敘述的那樣，取樣裝置100的優(yōu)選實(shí)施例適合于與如圖2中所示裝有插入端口201的任何流體分析器對接，并且能夠在測試通道25中分析采集的小試樣。以上提到的和在圖1中表示的UltracritTM超聲波血液分析器僅僅是一個例子。
在使用中，通過切開皮膚(即，通過手指、腳跟、或耳垂棒)得到血樣以得到毛細(xì)血樣。如在(A)處表示的那樣，毛細(xì)管11的端部12放置成與切口地點(diǎn)緊密相鄰，并且通過毛細(xì)作用把血液抽吸到毛細(xì)管11中。當(dāng)用戶透過清晰或透明毛細(xì)管11看到足夠的血液已經(jīng)進(jìn)入管中(例如，血液已經(jīng)到達(dá)指示線15或管的端部)時，把裝置移離切口地點(diǎn)。毛細(xì)管11用作臨時存儲容器，直到裝置100可插入到分析器200中用于分析。把在血液抽取和分析完成之間的時間減小到小于2分鐘，減小凝結(jié)對于聲傳播過血液的速度的影響，并因而，減小對超聲波血液分析的結(jié)果的影響。
裝置100的框架結(jié)構(gòu)專門設(shè)計成與分析器200的端口201配對(見圖1和2)，并且端口201要求一定的結(jié)構(gòu)，以與裝置100一道工作。端口201的結(jié)構(gòu)包括鉸接到單元200的主體上的罩203，并且關(guān)閉和鎖閉，以把取樣裝置100捕獲和安置在內(nèi)部，使一個或多個傳感器227穿過測試通道25正交地取向(并且封鎖)，如圖8(B)中所示。
因而，裝置100插入到端口201中，此時血樣已經(jīng)在毛細(xì)管11中。端口201包含一個或多個具有凸起檢測表面228的傳感器227，該檢測表面228接合裝置100的密封圈22，密封圈22起擦拭機(jī)構(gòu)的作用，清潔在分析器200內(nèi)的傳感器227的平行檢測表面228。當(dāng)完全插入時，裝置100到達(dá)罩203的底部，保證裝置100正確地相對于檢測表面228布置。密封圈22然后形成貼著檢測表面228的氣密密封，由此形成封閉的測試腔室25。圖8(D)表明裝置100的最終位置，使微型泵210面對致動器區(qū)30并且繞傳感器227的凸起檢測表面228與密封圈22相接合，從而傳感器227與測試通道25連通。月牙形孔徑45也有助于安置裝置100，因?yàn)閮H在它們已經(jīng)被壓縮一點(diǎn)之后有效鎖插才發(fā)生。
同樣，罩203的鎖插致動微動開關(guān)(未表示)，該微動開關(guān)又在微型泵210處啟動泵吸工序，以把在毛細(xì)管11中的血液抽吸到測試通道25中。如在圖8(D)處看到的那樣，微型泵210接合致動器孔口32，并且把血樣從毛細(xì)管11吸到測試腔室25中。
圖9是操作示意圖，表明在裝置100與分析器200之間的接口、和在當(dāng)前一次性采集和測試裝置的插入之后便攜式分析器200的操作。在表明的實(shí)施例中，敞開但密封的測試通道25允許血液直接接觸傳感器227的平行檢測表面，以通過改進(jìn)測量的、和溫度控制的精度優(yōu)化測量。描述的傳感器228是超聲波傳感器，該超聲波傳感器發(fā)射通過測試腔室25的超聲波頻率并且測量反射。也想到，將進(jìn)行溫度測量。一旦完成分析，微型泵210就施加少量反向壓力，以強(qiáng)迫血液從測試腔室25出去并且返回毛細(xì)管11中。當(dāng)從分析器200移除裝置100時，密封圈22再次用作擦拭機(jī)構(gòu)，清潔檢測表面228。通過毛細(xì)作用和壓差的順序使用以在插入和拔出時自動地把血液從容器轉(zhuǎn)移到試樣腔室并且轉(zhuǎn)移回，消除意外暴露于血液的危險。
另外的實(shí)施例盡管圖1-8的實(shí)施例依賴于泵210，但圖10表示可選擇實(shí)施例300，其中外部泵由板上(on-board)致動器球泡332代替。致動器球泡332優(yōu)選地由柔性橡膠或塑料制成，并且可以整體地成型在取樣裝置300的前部3和后部4中(通過成型和焊接兩個半段或通過裝置300的整體成型)。致動器球泡332被密封，并且通過連接的致動器管331把壓差進(jìn)給到測試腔室325中。致動器球泡332在裝置300的平面上方突出，從而當(dāng)裝置300插入到端口201中使血樣已經(jīng)在毛細(xì)管11中時，分析器200擠壓和釋放球泡332。如以前那樣，圍繞測試腔室325的密封圈322貼著在分析器300內(nèi)的傳感器殼體表面328(包含一個或多個傳感器327)起擦拭機(jī)構(gòu)的作用。分析器200可以包括如所示的那樣用來那樣按壓和釋放致動器球泡32的機(jī)構(gòu)310(這可以是傳統(tǒng)螺線管)?？蛇x擇地，端口201在預(yù)定深度處可以形成收縮側(cè)面(或突出)。因而，當(dāng)插入裝置300時，端口301的側(cè)面按壓致動器球泡332，強(qiáng)迫空氣通過致動器管331進(jìn)入測試筒325并且從孔徑321出去，然后當(dāng)球泡經(jīng)過時釋放球泡332。這創(chuàng)建把毛細(xì)管311中存儲的血液抽吸到測試腔室325中的真空。一旦完成分析，就拔出取樣裝置300，端口321的側(cè)面再次定位成按壓致動器球泡331，因而使用空氣壓力強(qiáng)迫血液從測試腔室326出去并且返回毛細(xì)管311中。當(dāng)從分析器200除去裝置300時，密封圈322再次用作擦拭機(jī)構(gòu)，清潔檢測表面328。通過毛細(xì)作用和壓差的順序使用以在插入和拔出時自動地把血液從容器轉(zhuǎn)移到試樣腔室并且轉(zhuǎn)移回，消除意外暴露于血液的危險。
在優(yōu)選實(shí)施例中，圍繞測試腔室25的凸起密封件22與圍繞致動器區(qū)的凸起密封件分開。在另外的實(shí)施例中，這些密封件可組合以形成一個大橢圓形密封件，該大橢圓形密封件同時包圍傳感器227和微型泵210，因而縮短在測試區(qū)與致動器區(qū)之間的距離。這有助于降低把分析器推入裝置中的要求力。
在所有上述實(shí)施例中，采集區(qū)10、測試區(qū)20及致動區(qū)30分別地從裝置的支撐框架7的底部2至頂部1豎直地取向。然而，這種取向不是功能要求。依據(jù)與裝置接口的具體分析器的結(jié)構(gòu)，可以改變裝置的功能區(qū)(即，采集區(qū)10、測試區(qū)20及致動區(qū)30)的取向。
圖11表明一個實(shí)施例，其中測試區(qū)620和致動區(qū)630并排在采集區(qū)610上方。
圖12表明一個實(shí)施例，其中功能區(qū)豎直地定向，使采集區(qū)710在底部處、致動區(qū)730在中部及測試區(qū)720在頂部處。
圖13表明一個實(shí)施例，其中裝置設(shè)計成水平地插入到在分析器上的側(cè)端口中。在這個實(shí)施例中，功能區(qū)也水平地取向。
圖14表明一個可選擇實(shí)施例，其中采集區(qū)910包括毛細(xì)管911，該毛細(xì)管911相對于圖3-6的毛細(xì)管11顯著地延伸，多達(dá)100mm長。為了容納另外的長度，毛細(xì)管911形成在曲線路徑中，在這種情況下，在連接到測試區(qū)920之前上下彎曲數(shù)次。
圖15表明一個實(shí)施例，其中采集區(qū)1010包括限定毛細(xì)管1011的入口的小孔徑1012。毛細(xì)管然后擴(kuò)展形成寬扁平空腔1017，引導(dǎo)到連接到測試區(qū)的另一個毛細(xì)管1018。這個扁平空腔1017的寬頂部和底部平行板提供很大表面面積，這促進(jìn)熱平衡同時也阻止氣泡的形成。設(shè)計成加快溫度平衡的本發(fā)明的又一個實(shí)施例(未表示)包括結(jié)合到裝置支撐框架中的一片金屬，這片金屬直接或緊密地與血液相接觸，以便更快地把血液溫度平衡到環(huán)境溫度。
圖16表明一個實(shí)施例，具有限定入口的矩形孔徑1212和帶槽毛細(xì)管911，血液穿過該入口流入裝置中。如果矩形孔徑足夠窄(對于其較短尺寸，大約為1mm或更小)，則它通過毛細(xì)作用可靠地保持試樣，就像圓筒毛細(xì)管保持試樣那樣。血液然后立即集中到窄管1211中，該窄管1211連接到測試區(qū)1220上。
圖17表明另一個實(shí)施例，其中入口孔徑1312是矩形的，并且毛細(xì)管1311是直的和細(xì)的，形成通入測試區(qū)1320中的漏斗。
鑒于上文，應(yīng)該清楚的是，采集區(qū)的構(gòu)造、長度及形狀可以變化以服務(wù)于各種目的，例如，為了增大血液通過的表面面積，以便加快在血液與裝置之間的熱平衡，使氣泡最小，簡單地收集較大試樣，或?yàn)榱藴p小試樣以便快速抽吸并且保證容器可靠地保持試樣。加快溫度平衡的另一種方法包括，在開始分析之前通過按壓和釋放致動器球泡(或通過間斷的泵誘導(dǎo))使血液數(shù)次從采集區(qū)流到測試區(qū)并且返回而循環(huán)。這實(shí)際上混合血液，保證在測試期間的溫度平衡和RBC的懸浮。
也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，淚滴形測試腔室25(具有圓底部和尖頂部)促進(jìn)任何氣泡向上運(yùn)動到尖頂部區(qū)域中，并且離開圓底部區(qū)域，由分析器發(fā)射的超聲波測量束穿過該圓底部區(qū)域傳播。
在所有以上實(shí)施例中，在裝置從分析器200除去之前，所有血液應(yīng)該移出測試腔室到關(guān)閉的腔室中，以允許裝置的除去而沒有溢出。借助于致動器球泡332，這通過在除去期間或之前通過按壓致動器球泡332而實(shí)現(xiàn)，以強(qiáng)迫血液從測試腔室25出去和返回到入口區(qū)10中，在該處它保持。借助于泵210可以實(shí)現(xiàn)相同的效果，以強(qiáng)迫血液從測試腔室25出去和返回到入口區(qū)10中。
在所有實(shí)施例中，在裝置從分析器除去之后，它被丟棄。
工業(yè)適用性血液測試典型地用注射器和試驗(yàn)室血液分析器進(jìn)行。然而，較新的進(jìn)步導(dǎo)致便攜式的和更便利的(較少干涉的)產(chǎn)品。在市場上出現(xiàn)一些這樣的便攜式血液分析器，該分析器一般接收測試條(涂有血樣和試劑)等。然而，這些極為骯臟，并且至少不保護(hù)血樣從病人到分析器的傳送。對于整體一次性裝置有顯著的商業(yè)需求，該裝置通過毛細(xì)作用采集和臨時安全地存儲用于分析的血樣，并且可插入到便攜式分析器的測試區(qū)中，分析器與一次性裝置接口以產(chǎn)生壓差，該壓差把血樣轉(zhuǎn)移到測試腔室中和從其移出(仍然在一次性裝置上)，借此血樣與在分析器中的傳感器直接接觸。與具體分析器一起使用的裝置的這種自包含樣式，提供一種采集和測試預(yù)定量血液(或其它流體)的快速、清潔及安全方式，特別是在緊急或無試驗(yàn)室設(shè)施的情況下。
現(xiàn)在已經(jīng)充分地描述了本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然，不脫離這里敘述的本發(fā)明的精神或范圍，對其可進(jìn)行多種變更和修改。
權(quán)利要求
1.一種用來采集.05mL或更少血液、并且用來插入在分析器中和在其中測試所述血液的流體試樣采集裝置，包括薄細(xì)長體，在一個端部處具有指握桿、和另一個功能插入端，所述插入端包括，采集區(qū)，包括入口孔徑，穿過該入口孔徑，流體通過毛細(xì)作用進(jìn)入該裝置中并且流入所述采集區(qū)中，測試區(qū)，與所述采集區(qū)流體連通，用來在所述分析器內(nèi)部進(jìn)行測試期間容納所述流體，及泵吸區(qū)，與所述測試區(qū)流體連通，用來引入壓差，并且由此把所述流體從所述采集區(qū)引導(dǎo)到用于測試的所述測試區(qū)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體試樣采集裝置，其中，所述泵吸區(qū)包括用來引入所述壓差的球泡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體試樣采集裝置，其中，所述泵吸區(qū)包括孔口，用來把在所述分析器中的泵聯(lián)接到所述測試區(qū)上以便引入所述壓差。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體試樣采集裝置，其中，通過把所述采集裝置插入到所述分析器中和在插入期間擠壓其而操作所述球泡。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體試樣采集裝置，其中，通過所述分析器中的致動器進(jìn)行擠壓而操作所述球泡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體試樣采集裝置，其中，所述測試區(qū)包括開口的腔室，該開口的腔室通過插入在所述分析器的傳感器壁之間被密封。
7.一種流體取樣裝置，包括用來通過毛細(xì)作用采集流體試樣的裝置；和用來通過壓差把所述流體輸送到測試區(qū)以便由分析器測試的裝置。
8.一種用來插入在便攜式分析器中和在其中測試血液試樣的一次性血樣采集裝置，包括細(xì)長體，包括，采集區(qū)，包括入口孔徑，穿過該入口孔徑，血液通過毛細(xì)作用被吸入該裝置中，測試區(qū)，與所述采集區(qū)流體連通，用來在所述分析器內(nèi)部進(jìn)行測試期間把所述血樣暴露于傳感器，及孔口，與所述測試區(qū)流體連通，用來在所述分析器內(nèi)部聯(lián)接泵，以把所述血樣從所述采集區(qū)引導(dǎo)到用于測試的所述測試區(qū)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體試樣采集裝置，其中，所述測試區(qū)包括開口的腔室，該開口的腔室通過插入在所述分析器的傳感器壁之間被密封。
10.一種用來插入在便攜式分析器中和在其中測試血液試樣的一次性血樣采集裝置，包括細(xì)長體，包括，采集區(qū)，包括入口孔徑，穿過該入口孔徑，血液通過毛細(xì)作用被吸入該裝置中，測試區(qū)，與所述采集區(qū)流體連通，用來在所述分析器內(nèi)部進(jìn)行測試期間把所述血樣暴露于傳感器，及球泡，與所述測試區(qū)流體連通，并且由所述分析器操縱，以把所述血樣從所述采集區(qū)引導(dǎo)到用于測試的所述測試區(qū)中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一次性血樣采集裝置，其中，作為插入到所述分析器中的結(jié)果，由所述分析器操縱所述球泡。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一次性血樣采集裝置，其中，通過所述分析器內(nèi)部的致動器，操縱所述球泡。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的一次性血樣采集裝置，其中，所述致動器包括螺線管。
14.一種用來插入到分析器中的一次性血樣采集裝置，包括薄細(xì)長體，適于插入到所述分析器中；毛細(xì)管，整體地模制在所述體內(nèi)，并且從遠(yuǎn)端向內(nèi)延伸；敞開側(cè)面的測試腔室，與所述毛細(xì)管流體連通；及致動器區(qū)，與所述測試腔室流體連通，用來引入壓差，并由此把血液從所述毛細(xì)管引導(dǎo)到用于測試的所述測試腔室中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的一次性血樣采集裝置，其中，所述毛細(xì)管預(yù)加載有抗凝劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的一次性血樣采集裝置，其中，所述薄細(xì)長體包括至少一個邊緣，該邊緣與所述分析器連通，以保證一次性裝置相對于所述分析器正確地定位。
17.一種血液分析器系統(tǒng)，包括血液分析器，具有帶有罩的插入口、和布置在所述插入口內(nèi)部的超聲波傳感器；試樣采集裝置，用來插入到所述分析器的插入口內(nèi)，所述試樣采集裝置還包括本體，適于插入到所述分析器中；毛細(xì)管，整體地模制在所述本體內(nèi)，并且從遠(yuǎn)端向內(nèi)延伸，用來采集血樣，敞開側(cè)面的測試腔室，與所述毛細(xì)管流體連通，及致動器區(qū)，與所述測試腔室流體連通，用來引入壓差，并由此把血液從所述毛細(xì)管引導(dǎo)到用于測試的所述測試腔室中。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的血液分析器系統(tǒng)，其中，所述罩貼著所述試樣采集裝置鎖閉，以把它固定在所述插入口內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的血液分析器系統(tǒng)，其中，所述試樣采集裝置形成有用于指引地安置在所述插入口內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特征。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的血液分析器系統(tǒng)，其中，所述試樣采集裝置由彈性體形成。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的血液分析器系統(tǒng)，其中，所述彈性體試樣采集裝置形成有月牙孔徑，用于在鎖閉于所述插入口內(nèi)部時回彈。
全文摘要
一種流體試樣采集裝置(100)，由毛細(xì)作用的組合操作以采集小流體試樣，并且當(dāng)插入到分析器(200)中時由壓差操作，以便暴露流體試樣，從而由分析器(200)進(jìn)行測試。該裝置特別適于用作設(shè)計成與血液分析器接口的一次性血液取樣單元，雖然本發(fā)明的概念實(shí)際上可以用來取樣和測試任何流體。
文檔編號B01L99/00GK1902484SQ200480039860
公開日2007年1月24日 申請日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月5日
發(fā)明者克里斯·戴克斯, 本·萊恩, 麥克·阿博特, 布賴恩·墨菲, 艾娃·狄克遜, 布賴恩·比恩, 布賴恩·利普福德, 塞繆爾·利德 申請人:分離技術(shù)公司