專(zhuān)利名稱(chēng)：用于測(cè)量流體性質(zhì)的系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0002本發(fā)明一般涉及測(cè)量流體性質(zhì)(例如流體懸浮性質(zhì))的方法。 更為具體的是，在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及測(cè)量血小板功能。
背景技術(shù)：
0003當(dāng)前，在美國(guó)每年有超過(guò)兩百萬(wàn)住院治療和近一千萬(wàn)門(mén)診治 療與冠心病相關(guān)的疾病。這些病人中的大多數(shù)接受一些抗血小板治療 的方式，例如阿司匹林(Aspirin)、波立維(Plavix)等，以防止與諸 如血管成形術(shù)的心血管介入術(shù)或者諸如冠狀動(dòng)脈支架的植入物相關(guān)的 急性栓塞與凝塊。過(guò)大劑量的抗血小板藥物因?yàn)檠“骞δ鼙贿^(guò)分抑 制而可導(dǎo)致出血并發(fā)癥，而劑量不足又無(wú)法防止由于對(duì)血小板功能抑 制不足而引起的急性栓塞與凝塊。因此，在特定的護(hù)理現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估病人 體內(nèi)的血小板功能并將抗血小板藥物劑量調(diào)節(jié)到每一個(gè)病人個(gè)體的具 體需要，將是有價(jià)值的。在具有短半衰期(典型地約1小時(shí))的血小 板GP Ilb/IIIa拮抗劑例如阿昔單抗(Abciximab)、替羅非班(Tirofiban)、 埃替菲巴肽(Eptifibatide)等的情況下，可被仔細(xì)快速地調(diào)節(jié)以滿(mǎn)足每 一位病人需要的現(xiàn)場(chǎng)護(hù)理方法的關(guān)聯(lián)變得日益重要。因此，使治療方 案可進(jìn)行的有效現(xiàn)場(chǎng)護(hù)理的血小板功能化驗(yàn)具有相當(dāng)大的臨床價(jià)值。
0004血小板凝聚計(jì)(aggregometer)是可評(píng)估血小板功能的某些方 面的儀器。這樣的裝置以血小板懸浮液例如血液或富含血小板的血漿 而開(kāi)始使用，這可以從病人采集，并被分配到血小板凝集計(jì)的一次性 樣本保持器中?；瘜W(xué)刺激劑(例如膠原蛋白)可被添加到在樣本保持器中的血小板懸浮液中，并且隨后攪拌/混合血小板懸浮液與刺激劑可 導(dǎo)致血小板凝聚。這樣凝聚的特性可通過(guò)所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所 知的各種方法而測(cè)量，且被測(cè)量的凝聚程度可直接對(duì)應(yīng)于血小板功能。
0005當(dāng)前在血小板凝聚計(jì)領(lǐng)域可使用的方法包括采樣保持器，該 采樣保持器提供對(duì)血小板懸浮液的徹底混合和攪動(dòng)以導(dǎo)致血小板凝 聚。然而，大多數(shù)這些方法與裝置產(chǎn)生流動(dòng)，所述流動(dòng)無(wú)助于進(jìn)行血 小板凝聚模態(tài)的特定檢測(cè)，尤其是對(duì)于光散射方法。
0006許多方法利用經(jīng)常損壞或改變流體特性的機(jī)械混合。例如， 使用滾子泵己成為用于移動(dòng)血液的所提議的方法。然而，借助滾子擠 壓包含血液的流動(dòng)管道經(jīng)常損壞血小板凝聚的外形、損壞紅細(xì)胞并且 改變它們的特性。因此，這樣設(shè)計(jì)的生物工程學(xué)可能是不期望的，并 且導(dǎo)致血小板凝聚的血液樣本和/或化學(xué)刺激劑的裝載可能是笨重的。 這些限制對(duì)血小板凝聚的質(zhì)量與一致性產(chǎn)生不利影響，而這反過(guò)來(lái)對(duì) 血小板功能測(cè)量的重復(fù)性與可靠性產(chǎn)生不利影響。其他方法包括提出 利用光散射技術(shù)用于測(cè)量的相當(dāng)好的流動(dòng)方式的設(shè)計(jì)，但所述設(shè)計(jì)不 提供引發(fā)更為徹底和一致的血小板凝聚的重要混合。

發(fā)明內(nèi)容
0007已經(jīng)認(rèn)識(shí)到的是，需要開(kāi)發(fā)提供好的混合性質(zhì)而基本不損害 要被測(cè)量的血液凝聚或其他流體特性的系統(tǒng)與方法。同時(shí)，這樣的系 統(tǒng)還可在用于準(zhǔn)確測(cè)量流體性質(zhì)的特定區(qū)域內(nèi)提供流線型流動(dòng)。本發(fā) 明解決以前方法的限制并提出流體測(cè)量的裝置與方法，其中該流體測(cè) 量的裝置與方法能夠更為可靠地評(píng)估血小板功能，或者在其他流體的 情況下，更為可靠地評(píng)估所需流體性質(zhì)。
0008在第一個(gè)實(shí)施例中，用于測(cè)量自由流微粒的流體性質(zhì)測(cè)量系 統(tǒng)可包括設(shè)置在流體容器內(nèi)以使流體沿流體流動(dòng)路徑在流體容器內(nèi)流 動(dòng)的流體運(yùn)動(dòng)裝置。該流體運(yùn)動(dòng)裝置通常可以是轉(zhuǎn)子，但其他裝置也 可以是適合的。所述系統(tǒng)還可包括沿流體流動(dòng)路徑的壓縮區(qū)域，該壓 縮區(qū)域在壓縮區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生集中的流線型流動(dòng)區(qū)域，并在壓縮區(qū)域外產(chǎn) 生流體混合。性質(zhì)測(cè)量裝置還可功能性地相對(duì)于壓縮區(qū)域而被放置以
9測(cè)量在流線型流動(dòng)區(qū)域內(nèi)的流體性質(zhì)。在本發(fā)明的一個(gè)具體方面，壓 縮區(qū)域可由狹窄擋板系統(tǒng)形成。壓縮區(qū)域與流體運(yùn)動(dòng)裝置可有利地被 構(gòu)造成提供材料的自由流凝聚以使凝聚的測(cè)量可取決于自由流的性 質(zhì)。
0009在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量流體的自由流性質(zhì)的方法 可包括在容器內(nèi)放置一定量流體并在流體中引發(fā)流動(dòng)。被引發(fā)的流動(dòng) 通過(guò)壓縮流動(dòng)在容器的至少一個(gè)測(cè)量區(qū)域內(nèi)可以是基本上流線型的。 此外，流體可通過(guò)測(cè)量區(qū)域再循環(huán)?？梢援a(chǎn)生獨(dú)立于測(cè)量區(qū)域的混合 區(qū)域，該混合區(qū)域足以基本混合流體，并且流體的性質(zhì)可在測(cè)量區(qū)域 內(nèi)被測(cè)量。本發(fā)明的系統(tǒng)與方法提供生物流體的改進(jìn)的凝聚測(cè)量，而 且也將對(duì)流體性質(zhì)例如血小板功能的不利影響降到最低。
0010本發(fā)明其他的特性與優(yōu)點(diǎn)將在詳細(xì)說(shuō)明中變得明顯，所述詳 細(xì)說(shuō)明連同一起說(shuō)明的附圖，通過(guò)示例，展示本發(fā)明的特性。


0011圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流體測(cè)量裝置的透視圖。
0012圖1B是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的流體測(cè)量裝置的透視 圖，該透視圖示出了替換的轉(zhuǎn)子與離解構(gòu)件。
0013圖2A、 2B以及2C是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的各種轉(zhuǎn)子的透視 圖，該透視圖示出流體容器的側(cè)壁的剖視圖。
0014圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所使用的若干代表性的離解構(gòu)件。
0015圖4A和4B示出根據(jù)本發(fā)明的受迫流動(dòng)實(shí)施例的剖視圖。
0016圖5A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有狹窄擋板系統(tǒng)的流體 性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)的剖視圖。
0017圖5B是圖5A中所示的實(shí)施例移除轉(zhuǎn)子后的剖視圖。
0018圖5C是圖5A中所示的實(shí)施例移除蓋后的俯視圖。
0019附圖旨在說(shuō)明本發(fā)明的多個(gè)具體實(shí)施例而無(wú)意于不必要地限 制本發(fā)明。同樣的，可以具有不同的尺寸、材料以及結(jié)構(gòu)，但上述不 同仍屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
具體實(shí)施例方式
0020參照附圖中說(shuō)明的示意性實(shí)施例，在此運(yùn)用具體語(yǔ)言對(duì)其進(jìn) 行描述。然而，需要理解的是，在此無(wú)意限制本發(fā)明的范圍。在此說(shuō) 明的本發(fā)明結(jié)構(gòu)的改變與迸一步改型以及在此說(shuō)明的本發(fā)明原理的其 他應(yīng)用(相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員和擁有本公開(kāi)的人將會(huì)遇到以上這 些情況)將被視為在本發(fā)明范圍內(nèi)。
0021在本發(fā)明的說(shuō)明與權(quán)利要求中，將要使用以下術(shù)語(yǔ)。
0022單數(shù)形式"一"、"一個(gè)"以及"所述"包括復(fù)數(shù)對(duì)象，除非 文中有明確的其他規(guī)定。因此，例如，涉及"一個(gè)轉(zhuǎn)子"包括涉及一 個(gè)或更多個(gè)這樣的結(jié)構(gòu)，以及涉及"一個(gè)刺激劑"包括涉及一個(gè)或更 多個(gè)這樣的因素。
0023如同在此所使用的，"再循環(huán)(recirculating)"、"再循環(huán)的 (recirculated)"或者"再循環(huán)(recirculation)"指的是流體沿主要涉及 流體再循環(huán)出現(xiàn)的測(cè)量區(qū)域的路徑流動(dòng)，盡管再循環(huán)也可在其他非測(cè) 量區(qū)域出現(xiàn)。通過(guò)在測(cè)量區(qū)域內(nèi)的再循環(huán)，在預(yù)定時(shí)間內(nèi)可以采集到 關(guān)于流體性質(zhì)的更好的測(cè)量樣本。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，可通過(guò)圓 周向再循環(huán)實(shí)現(xiàn)再循環(huán)，而在另一實(shí)施例中，可通過(guò)雙向再循環(huán)實(shí)現(xiàn) 再循環(huán)。
0024如同在此所用的，"流體(fluid)"指的是可流動(dòng)成分且可包 括液體、氣體、懸浮固體或其他可流動(dòng)物質(zhì)。流體可呈懸浮液、乳狀 液、溶液、混合物等形式。
0025如同在此所用的，"混合(mixing)"指的是流體的受擾流動(dòng)或 分離流動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，化學(xué)刺激劑的添加可伴隨有混合以便于 剌激劑的分布足以影響流體的整體性質(zhì)。如同在此所用的，混合不包 括僅僅為以下結(jié)果的混合即只是在基本流線型流動(dòng)下流體內(nèi)的分子 之間、細(xì)胞之間或所施加的結(jié)構(gòu)力的結(jié)果，或者僅是由于濃度梯度而 擴(kuò)散的結(jié)果。
0026如同在此所用的，"流線型(streamlined)"指的是流體流動(dòng)狀 態(tài)，即比在混合區(qū)域中作用在相同流體上所呈現(xiàn)的狀態(tài)更為流線型。此外，流線型流動(dòng)能夠提供這樣的流體流動(dòng)動(dòng)力學(xué)，即至少可進(jìn)行基 本準(zhǔn)確的測(cè)量，例如通過(guò)使用光散射裝置或其他流體性質(zhì)測(cè)量裝置。 此外，流線型流動(dòng)典型地是指可主要為層流的最小干擾流動(dòng)，包括在 圓筒形容器情況下的弓形流動(dòng)。這樣的流動(dòng)適于利用諸如光散射等方 法進(jìn)行測(cè)試。雖然術(shù)語(yǔ)"流線型"的普通定義可限定一條或多條路徑， 所述一條或多條路徑具有在流體中以如下方式移動(dòng)微粒的特性，即在 路徑每一點(diǎn)上的切線都是在速度流動(dòng)的方向內(nèi)，但是如同在此所用的， 該術(shù)語(yǔ)旨在更寬范圍內(nèi)以包括被最小擾動(dòng)的流動(dòng)從而可以利用流體測(cè) 量裝置進(jìn)行更為準(zhǔn)確的讀數(shù)，例如，利用光散射微粒檢測(cè)裝置。
0027如同在此所用的，"自由流微粒"指的是在流體中所包含的非 液體材料的物質(zhì)，且所述非液體材料的物質(zhì)不附連到諸如容器壁或其 他固體構(gòu)件的固定結(jié)構(gòu)上。自由流微?？砂?，但不限于，血小板凝 聚體、固體碎片、氣泡、凝塊等。
0028如同在此所用的，"狹窄"指的是流體流動(dòng)路徑的任何壓縮或 變窄。典型地，狹窄擋板可具有逐漸變窄的部分，該逐漸變窄的部分 導(dǎo)致具有基本上不變的橫截面積的流動(dòng)路徑部分以及隨后橫截面積逐 漸增加到無(wú)阻礙流動(dòng)的面積的擴(kuò)展部分。
0029如同在此所用的，當(dāng)涉及流線型流動(dòng)時(shí)術(shù)語(yǔ)"集中"表示與 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)的其他區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的單位面積流線數(shù)量相 比，單位面積內(nèi)存在更多流線數(shù)量。在具有"集中"流線型流動(dòng)的區(qū) 域之外的區(qū)域可從流線型(盡管較少集中)變到混亂(chaotic)。
0030如同在此所用的，"流體動(dòng)態(tài)聚焦(fluid dynamic focus)"、"流 體動(dòng)態(tài)聚焦的(fluid dynamic focused)"等，指的是流體狀態(tài)，即在該 流體狀態(tài)中，流體元素可變得集中于受控的流動(dòng)體積的更小橫截面積 中。
0031集中度、數(shù)量以及其他數(shù)值數(shù)據(jù)可在此以范圍的形式出現(xiàn)。 要理解的是，這樣的范圍形式僅為了便利與簡(jiǎn)潔而被使用，并應(yīng)當(dāng)被 靈活地解釋為不僅包括清楚地記作范圍限制的數(shù)值，也包括所有在該 范圍內(nèi)所包含的單獨(dú)數(shù)值或子范圍，就像每一個(gè)數(shù)值與子范圍都被清 楚記載一樣。此外，這樣的解釋?xiě)?yīng)該運(yùn)用于不論范圍的寬度還是正在說(shuō)明的特性上。
0032如圖1A所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的系統(tǒng)(一般以10a表示) 被示出用于測(cè)量流體性質(zhì)。多種流體適合使用本發(fā)明的方法進(jìn)行測(cè)量。 適合的流體包括但不限于生理流體，例如血小板懸浮液、富含血小板 的血漿、全血、白細(xì)胞懸浮液、紅細(xì)胞懸浮液、血漿、紅血球懸浮液、 尿液、膽汁等。此外，根據(jù)需要，例如生理鹽水的生理相容流體或例 如石油(連同水基流體)的不溶混流體可被添加到待測(cè)量流體。在一 個(gè)實(shí)施例中，這些或其他流體可包含外來(lái)添加劑例如聚合物微光束、 細(xì)胞、粉末或其組合。這些添加劑可便于測(cè)量流體或?qū)α黧w產(chǎn)生其他 影響從而改進(jìn)處理和/或測(cè)量。也可利用在此描述的樣本保持器來(lái)容納 和評(píng)估其他非生理流體，例如煤和其他泥漿。以下說(shuō)明與示例利用血 小板懸浮液或例如全血的其他包含血液成分的流體進(jìn)行描述。出于便 利性的原因，已經(jīng)進(jìn)行了這樣的操作，并且只是被用于本發(fā)明的一個(gè) 流體類(lèi)型的示例。
0033根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，流體容器12被構(gòu)造成用于再循環(huán)流 體。流體容器可被成形為允許流體在容器內(nèi)遞歸地循環(huán)。流體以圖1A、 1B以及5A-5C中的基本上循環(huán)的方式單向流動(dòng)，然而可根據(jù)本發(fā)明的 實(shí)施例使用任何再循環(huán)的流動(dòng)，例如，如同在以下將要討論的圖4A與 4B中所描述的雙向再循環(huán)流動(dòng)。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，流體容器可 提供基本上的批量處理，其中流體以一次填充或逐漸加量的形式注入 到容器中。在任一個(gè)實(shí)施例中，在容器內(nèi)的流體流動(dòng)一般跟隨著穿過(guò) 一個(gè)或多個(gè)相同區(qū)域的再循環(huán)路徑。
0034回到圖1A的討論，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，流體容器12可 由與待混合的所選流體以及被測(cè)量的性質(zhì)相容的任何材料組成。此外, 流體容器12可被構(gòu)造成利用已知方法便于各種性質(zhì)的測(cè)量。例如，如 果要將流體容器用于光散射全血血小板凝聚計(jì)(LSWBPA)，則保持流 體的容器可由允許光線通路穿過(guò)容器壁而進(jìn)入流體的透明或半透明材 料制成。多種塑料例如，但不限于，滿(mǎn)足這些標(biāo)準(zhǔn)的聚碳酸酯、聚丙 烯酸酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚亞氨酯以及其他聚合材料。也可接 受玻璃，這取決于流體和暴露于流體的時(shí)間。典型地，當(dāng)流體是包含
13血液成分的流體時(shí)，流體容器可被形成為能夠處理很少容量流體的相
當(dāng)小的尺寸。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，流體容器具有少于10ml的容積，而小于約2ml的內(nèi)部容積是足夠的。本發(fā)明的一個(gè)當(dāng)前實(shí)施例具有從約0.05ml至0.5ml的內(nèi)部流體容量。 一般地，流體容器可具有從約0.02ml至約30ml的容積。
0035在本發(fā)明的另一個(gè)方面，測(cè)量區(qū)域或流線型流動(dòng)區(qū)域28被設(shè)置成不同于混合區(qū)域26。測(cè)量區(qū)域28被構(gòu)造成提供在流體容器12內(nèi)的流體的基本流線型流動(dòng)。在容器12內(nèi)的流體流動(dòng)可通過(guò)對(duì)流體或其性質(zhì)的非破壞性方法而引發(fā)。這樣的方法包括使用轉(zhuǎn)子20a、其他混合器(未示出)、攪拌棒(未示出)、受迫流動(dòng)裝置(未示出)或外部驅(qū)動(dòng)器(未示出)。用于引發(fā)流動(dòng)的這些以及其他方法也可適于在本發(fā)明中使用，但應(yīng)提供流線型區(qū)域28，且不應(yīng)對(duì)流體性質(zhì)產(chǎn)生不利影響。用于在包含血液成分的流體中引發(fā)流動(dòng)的優(yōu)選方法將不損害凝聚體、不破壞凝結(jié)塊或者沒(méi)有對(duì)血液成分的其他不利影響，例如導(dǎo)致明顯的溶血。
0036在該實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子20a是在底端具有圓錐形部分的圓筒形本體?？梢允褂幂S22a與空腔22b系統(tǒng)來(lái)旋轉(zhuǎn)并固定轉(zhuǎn)子。軸22a可連接到等速或變速電機(jī)24，該電機(jī)24可用于基于例如黏度或脆性等流體性質(zhì)來(lái)調(diào)整旋轉(zhuǎn)速度。根據(jù)流體的黏度，轉(zhuǎn)子速度可從一種變到另一種，而轉(zhuǎn)子20a是被不變的力驅(qū)動(dòng)。在一些情況中，所期望的是將轉(zhuǎn)子速度保持在具體數(shù)值。這可通過(guò)使用大驅(qū)動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子20a或者通過(guò)提供配備有反饋控制的轉(zhuǎn)子24以便通過(guò)監(jiān)控轉(zhuǎn)子速度而增加或者減小轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)。該實(shí)施例產(chǎn)生系統(tǒng)內(nèi)的流體的大體圓周向再循環(huán)。
0037如同已提及的，流體容器12包括被構(gòu)造成用于在流體容器中基本混合流體的混合區(qū)域26。混合區(qū)域26是在容器12內(nèi)混合流體的區(qū)域，且該區(qū)域與測(cè)量區(qū)域或流線型流動(dòng)區(qū)域28相分離。可在混合區(qū)域26內(nèi)發(fā)生的混合在操作中可以是洶涌的(turbulent)或更為溫和，但應(yīng)當(dāng)足以使全部流體的成分基本混合或均質(zhì)化。因此，在單獨(dú)的測(cè)量區(qū)域28內(nèi)流體性質(zhì)的測(cè)量可以代表流體的整體性質(zhì)。將混合區(qū)域26與測(cè)量區(qū)域28進(jìn)行分離是考慮到對(duì)流體流動(dòng)環(huán)境的增加的控制，并提高了防止損害流體的能力?；旌蠀^(qū)域26可用各種離解構(gòu)件14a、 14b和/或14c，例如靜止障礙物、可移動(dòng)障礙物、旋轉(zhuǎn)混合器、漫游物或者其組合而形成。這些離解構(gòu)件可導(dǎo)致在流體的流線型流動(dòng)中足以混合流體的局部離解或湍流。
0038在本發(fā)明的一個(gè)方面，離解構(gòu)件14a、 14b、 14c從流體容器12的內(nèi)表面16上凸出。該離解構(gòu)件14a、 14b、 14c可被模制為容器的一體部分，或可以是單獨(dú)形成的構(gòu)件。此外，離解構(gòu)件14a、 14b、 14c可以以永久或可移動(dòng)的方式被連接到內(nèi)表面16。圖1A示出離解構(gòu)件14a與14c作為靜止障礙物而固定到流體容器12內(nèi)表面16的側(cè)壁上。還示出離解構(gòu)件14c，其中擋板被固定到細(xì)長(zhǎng)桿狀構(gòu)件18。該桿狀構(gòu)件18可以是旋轉(zhuǎn)軸或固定軸，或用于將流體或其他材料引入流體容器的空心管。離解構(gòu)件14b是固定到流體容器12內(nèi)表面16底部的靜止障礙物。
0039
一個(gè)或更多個(gè)離解構(gòu)件14a、 14b、 14c可影響一個(gè)或更多個(gè)構(gòu)件14a、 14b、 14c附近的混合區(qū)域26內(nèi)的混合。僅僅出于示意性的目的示出三種不同的離解構(gòu)件。典型地， 一個(gè)離解構(gòu)件足以提供受擾流動(dòng)或甚至湍流，盡管在一些實(shí)施例中在混合區(qū)域26內(nèi)或附近存在多于一個(gè)的離解構(gòu)件。
0040混合區(qū)域26在尺寸上的變化取決于諸如接近離解構(gòu)件時(shí)的流體流動(dòng)速度、流體黏度以及一個(gè)或多個(gè)離解構(gòu)件的具體形狀等的這些變量。通常單一離解構(gòu)件與混合區(qū)域足以產(chǎn)生流體的基本混合。但是，如圖1A所示，可存在多個(gè)混合區(qū)域。
0041在一個(gè)實(shí)施例中，接觸流體的表面即轉(zhuǎn)子20a和/或內(nèi)表面16，可被構(gòu)造成與被引入流體高度相容，且也可被構(gòu)造成避免流體污染和/或表面變質(zhì)。例如，如果被制成用于血小板懸浮液，流體容器12可由與血小板懸浮液大體相容的材料制成。此外，理想的是，凝聚體不粘附到設(shè)備或系統(tǒng)10a內(nèi)的表面上，例如流體容器12的內(nèi)表面16、轉(zhuǎn)子20a、 一個(gè)或多個(gè)離解構(gòu)件14a、 14b、 14c或設(shè)備的其他部分。這可通過(guò)在設(shè)備中使用光滑幾何形狀和/或使用涂層(例如在設(shè)備部件上光滑的、親水性的或疏水性的涂層)而實(shí)現(xiàn)。這樣的涂層，如果被使用，則可增加生物相容性和/或減少摩擦以及與被涂覆表面相關(guān)的粘附。適于在本發(fā)明中使用的涂層可包括，但不限于，親水性的、疏水性的、
光滑的、肝素的、金剛石的(carbon-diamond)或陶瓷的涂層。
0042除了上面的部件，流體容器12還可具有蓋34以保持在流體容器12內(nèi)的流體并防止內(nèi)容物溢出。蓋34可由與流體容器12特性相似的材料制成，例如具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以及流體相容性。蓋34也可作為流體容器12的一體部分而被形成?？蛇x地，蓋也可包含自密封端口，通過(guò)該自密封端口可以引入流體和/或附加材料(例如刺激劑)。在一個(gè)實(shí)施例中，流體可通過(guò)入口路線36，或通過(guò)在固定蓋34之前將流體沉積到流體容器12內(nèi)而被引入。該入口線路36可被構(gòu)造成如圖1A所示，或可以是流體容器壁內(nèi)的孔口 (未示出)。可選地，入口可在離解構(gòu)件上的開(kāi)口中，如關(guān)于離解構(gòu)件14c (入口線路18)中所示出的。在一個(gè)替換實(shí)施例中，超過(guò)所期望的流體容量可被分配進(jìn)入容器，從而當(dāng)蓋34被放置到流體容器12上時(shí)， 一部分介質(zhì)從容器12溢出以實(shí)現(xiàn)容器12內(nèi)期望的介質(zhì)容量?？商鎿Q地，流體容器12可預(yù)抽空具體容量從而血小板懸浮液或其他流體可通過(guò)真空被吸入容器12而形成期望的容量。
0043在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，性質(zhì)測(cè)量裝置32可被可操作性地與測(cè)量區(qū)域相關(guān)聯(lián)。性質(zhì)測(cè)量裝置32可以是光散射全血血小板凝聚計(jì)
(LSWBPA)，或另一個(gè)已知的光散射裝置、光學(xué)裝置、超聲、電磁裝置或機(jī)械裝置。
0044以上描述的裝置可被用于測(cè)量各種流體性質(zhì)，例如，但不限于，血小板與白細(xì)胞凝聚、凝結(jié)程度、微粒計(jì)數(shù)、密度、黏度、溫度、血細(xì)胞比容、化學(xué)成分、熒光性、折射率、吸水性、不透明度、彈性、壓縮性、電介質(zhì)強(qiáng)度、電阻、回聲性(echogenecity)、比熱、熱傳導(dǎo)性、摩爾滲透壓濃度、擴(kuò)散性和/或pH值。本發(fā)明當(dāng)前已被認(rèn)識(shí)的使用是包含血液成分的流體的血小板凝聚的測(cè)量。在這個(gè)實(shí)施例中，包含血液成分的流體可通過(guò)入口 36 (或入口 18)被引入流體容器12?？梢詫⒇菁?例如凝聚劑)引入到包含血液成分的流體中，這可導(dǎo)致包含血液成分的流體性質(zhì)的變化?？墒褂眯再|(zhì)測(cè)量裝置32測(cè)量與記錄期望的流體性質(zhì)，該性質(zhì)測(cè)量裝置32典型地可操作地與流體的測(cè)量區(qū)域28相關(guān)聯(lián)。此外，為了量化刺激劑在流體上所產(chǎn)生的效果，可在引入剌激劑之前或之后立刻對(duì)感興趣的性質(zhì)進(jìn)行基線測(cè)量。帶有其內(nèi)容物的流體容器12然后可被丟棄或回收以供將來(lái)使用。
0045圖1B描述了一個(gè)可替代實(shí)施例， 一般用10b說(shuō)明，其中一組擋板14d被用于提供在混合區(qū)域26內(nèi)的單獨(dú)流動(dòng)。此外，轉(zhuǎn)子20b具有平的頂部并可以由設(shè)置在容器12下方的電機(jī)24控制?？商鎿Q地，轉(zhuǎn)子20b可由布置在上方或下方(未示出)的轉(zhuǎn)動(dòng)式磁鐵控制。示出可替換的蓋34具有兩個(gè)入口 36而沒(méi)有軸孔，不過(guò)可存在更多或更少入口。示出光散射裝置32可操作地與測(cè)量區(qū)域或流線型流動(dòng)區(qū)域28連通。本發(fā)明的實(shí)施例利用在流體中這樣的或其他的轉(zhuǎn)子引發(fā)運(yùn)動(dòng)的裝置，從而可在流體中產(chǎn)生更小的剪切應(yīng)力。在恰當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)速度下，這種或其他相似的構(gòu)造可提供混合與流線型流動(dòng)而不導(dǎo)致對(duì)流體與微粒例如血小板凝聚的顯著損害，且不會(huì)有害地改變流體的性質(zhì)。
0046考慮以上及其他實(shí)施例，至于可使用的刺激劑，被引入到流體內(nèi)以引發(fā)響應(yīng)的刺激劑可以是機(jī)械、電磁、生物、化學(xué)或其他刺激劑。例如，在血小板懸浮液中，在流體容器內(nèi)血小板可經(jīng)受一定的流體動(dòng)力以通過(guò)機(jī)械刺激劑使它們活躍?？商娲?，流體可經(jīng)受利用電磁場(chǎng)引發(fā)響應(yīng)的電磁刺激劑。又在另一個(gè)替換實(shí)施例中，流體可經(jīng)受諸如細(xì)菌、病毒、其他血小板或白細(xì)胞等導(dǎo)致流體中可測(cè)量的生物響應(yīng)的生物劑。在流體中刺激劑的響應(yīng)通常是凝聚、凝集、凝結(jié)或血小板的其他聚集類(lèi)型。雖然引入單一刺激劑通常是足夠的，但是多個(gè)刺激劑也可被同時(shí)或順序引入。當(dāng)在引入刺激劑之前的初始時(shí)間，在容器內(nèi)的流體中引發(fā)流動(dòng)時(shí)，可進(jìn)行血小板懸浮液的預(yù)刺激劑基線測(cè)量。
0047可用于流體的具體類(lèi)型的具體刺激劑包括如下所示的示例。如果包含血小板的流體被用于測(cè)量血小板功能，則各種活化劑/凝聚劑可被單獨(dú)或組合使用，包括腺苷二磷酸鹽(ADP)、膠原蛋白、凝血酶、腎上腺素、瑞斯西丁素、鈣離子載體、凝血酶受體激動(dòng)劑蛋白質(zhì)
(TRAP)、花生四烯酸以及其組合。如果要測(cè)量白細(xì)胞功能，則有效數(shù)量的白細(xì)胞凝聚劑可被添加到包含白細(xì)胞的流體中。這樣的白細(xì)胞凝聚劑可包括鈣離子載體、甲酰-甲基-l-苯基丙氨酸或其組合。血漿或血液活化劑可包括凝血酶、硅藻泥、高嶺土、寅式鹽、玻璃微粒、胰
島素、pepane、磷脂或其組合。
0048與本發(fā)明相一致，有幾種機(jī)構(gòu)可用于將刺激劑引入流體。化學(xué)刺激劑和/或生物刺激劑可通過(guò)滴管、針或其他類(lèi)型注射裝置被注入流體。可替換地，刺激劑可預(yù)分配(例如，通過(guò)涂覆)到容器內(nèi)的內(nèi)側(cè)表面上，例如被分配到離解構(gòu)件、擋板、轉(zhuǎn)子或容器內(nèi)表面上。與本發(fā)明相一致，也可在將流體引入容器之前將刺激劑分配到流體容器內(nèi)，在這樣的情況下，在發(fā)生響應(yīng)前就可快速建立基線。在又一個(gè)可選實(shí)施例中，可在將流體放入容器中后將刺激劑引入流體。
0049流體響應(yīng)可作為流體成分對(duì)刺激劑的反應(yīng)而被測(cè)量。這樣的響應(yīng)可改變流體的黏度、熒光、傳導(dǎo)性或其他流體性質(zhì)。例如，使用包含血小板的流體，當(dāng)最小尺寸的血小板凝聚體形成與分解時(shí)，被測(cè)量的響應(yīng)是該最小尺寸的血小板凝聚體數(shù)。這些血小板凝聚體的尺寸也能作為另一響應(yīng)類(lèi)型而被測(cè)量。其他數(shù)目與尺寸的組合也可被測(cè)量。此外，在散射光下總變化可被測(cè)量以反映整體性質(zhì)的變化。這些響應(yīng)可被記錄并隨后被分析以評(píng)估在研究中的血小板功能。當(dāng)測(cè)試完成時(shí)，流體與流體容器可被丟棄?？商鎿Q地，設(shè)備的各部分可被廢物利用以及回收。對(duì)于引入刺激劑與目標(biāo)性質(zhì)的最終測(cè)量之間的時(shí)段而言，本發(fā)明的過(guò)程也可基本看作批量處理或閉合系統(tǒng)。
0050現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2A、 2B以及2C，多個(gè)可替換的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)被示出，不過(guò)其他結(jié)構(gòu)也適于使用。圖2A示出轉(zhuǎn)子20c，該轉(zhuǎn)子20c包括通過(guò)軸連接的兩個(gè)盤(pán)狀構(gòu)件。待混合與測(cè)量的流體可存在于兩盤(pán)之間。擾動(dòng)構(gòu)件(未示出)可在轉(zhuǎn)子20c的兩盤(pán)之間，提供混合區(qū)域內(nèi)的分離流動(dòng)。轉(zhuǎn)子20c可在盤(pán)邊緣與流體容器12的內(nèi)表面16之間留出或不留出足夠空間以允許流體從中流過(guò)。
0051圖2B示出另一個(gè)可替換轉(zhuǎn)子20d，該可替換轉(zhuǎn)子20d包括連接到軸的單一盤(pán)。轉(zhuǎn)子20d可在盤(pán)邊緣與流體容器12的內(nèi)表面16之間留出或不留出足夠空間以允許流體從中流過(guò)。
180052圖2C又示出另一個(gè)可替換轉(zhuǎn)子20e，該轉(zhuǎn)子20e包括在每一 端具有圓錐形狀的大致圓筒形構(gòu)件。轉(zhuǎn)子20e的長(zhǎng)度可大致對(duì)應(yīng)于流 體容器12的高度，從而轉(zhuǎn)子20e的尖端21對(duì)應(yīng)于且連接到流體容器 12的內(nèi)表面16或蓋(未示出)上相關(guān)聯(lián)的空腔或其他保持構(gòu)件(未示 出)。轉(zhuǎn)子20e可包括在轉(zhuǎn)子內(nèi)形成的磁性響應(yīng)元件以能夠類(lèi)似磁力攪 拌棒的操作基于磁場(chǎng)而旋轉(zhuǎn)。典型地，具有圓筒型或圓錐型的轉(zhuǎn)子提 供了好的流動(dòng)結(jié)果且相對(duì)容易制造。
0053本發(fā)明的轉(zhuǎn)子方面所使用的其他適合的形狀包括，但不限于， 球型、橢圓形、四邊形以及這些形狀的組合。可替換地，可利用磁性 攪拌棒或可產(chǎn)生適于本發(fā)明所使用的測(cè)量區(qū)域的其他已知攪拌器而引 發(fā)流體的流動(dòng)。與本發(fā)明的方法相一致的各種方法可被用于引發(fā)流體 中的流動(dòng)。用于包含血小板的流體的適合方法將使流體處于相對(duì)低的 剪切應(yīng)力并最小化和/或避免對(duì)流體成分的損害?？商鎿Q地，旋轉(zhuǎn)可由 電磁力提供動(dòng)力。如果轉(zhuǎn)子被電磁驅(qū)動(dòng)，則可使用磁力攪拌棒或者可 將由諸如鐵的磁性材料制成的棒嵌入轉(zhuǎn)子內(nèi)。
0054在圖3中，示出了具有多種形狀與輪廓的多個(gè)離解構(gòu)件的若 干非限制示例。所示出的每一個(gè)離解構(gòu)件14以及其他離解構(gòu)件可包括 單一的直桿、磁性攪拌棒、擋板、更為復(fù)雜的鰭狀設(shè)計(jì)、非連接的漫 游物或用于混合流體的其他器具。
0055在本發(fā)明的一個(gè)可替換實(shí)施例中，也可利用受迫流動(dòng)來(lái)引發(fā) 流體的流動(dòng)。圖4A與4B說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明原理的受迫流動(dòng)結(jié)構(gòu)。具 體地，兩個(gè)相似的實(shí)施例(一般以40a與40b表示)示出由細(xì)長(zhǎng)流線 型流動(dòng)路徑或測(cè)量區(qū)域36連接的兩個(gè)混合區(qū)域34a與34b。利用活塞 30a與30b，強(qiáng)迫流體經(jīng)由流動(dòng)路徑36從混合區(qū)域34a朝向混合區(qū)域 34b流動(dòng)。當(dāng)活塞30a朝流動(dòng)路徑36移動(dòng)時(shí)，流體在混合區(qū)域34a內(nèi) 被混合，而當(dāng)流體離開(kāi)測(cè)量區(qū)域36并進(jìn)入混合區(qū)域34b時(shí)，流體被進(jìn) 一步混合。在這樣的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，活塞30b背離測(cè)量區(qū)域36移動(dòng)以增 加混合區(qū)域34b的容積。沿一個(gè)方向的受迫流動(dòng)完成后緊接著是將活 塞30b朝向測(cè)量區(qū)域36移動(dòng)并強(qiáng)迫流體沿測(cè)量區(qū)域36回到左側(cè)而實(shí) 現(xiàn)的相反過(guò)程。雖然示出與描述了兩個(gè)活塞，但是并不需要存在兩個(gè)活塞。這樣在每個(gè)混合區(qū)域34a與34b內(nèi)實(shí)現(xiàn)了混合。如同在前面實(shí) 施例中所描述的，測(cè)量區(qū)域36提供了適用于利用測(cè)量裝置32的本發(fā) 明的流線型流動(dòng)。在本發(fā)明的這一個(gè)實(shí)施例中，流動(dòng)通過(guò)設(shè)備以雙向 的方式再循環(huán)，例如，在測(cè)量區(qū)域內(nèi)流體沿交替流動(dòng)的方向橫穿相同 的路徑。
0056除了以上所描述的，混合區(qū)域可采用與本發(fā)明的方法相一致 的各種形狀與尺寸。例如，在混合區(qū)域內(nèi)變窄的幾何形狀區(qū)域，是形 成渦旋的區(qū)域，在該變窄的幾何形狀區(qū)域處，混合區(qū)域朝向測(cè)量區(qū)域 36開(kāi)始變窄。這里，足夠的混合可發(fā)生以便于流體的凝聚與均質(zhì)化。 會(huì)聚的幾何形狀區(qū)域也是顯著的血小板間碰撞的區(qū)域，而這也有助于 凝聚與準(zhǔn)確測(cè)量。如圖4A所示，根據(jù)需要，攪拌棒38a、 38b也可被 并入儲(chǔ)液池的變窄區(qū)域以進(jìn)一步提高混合度。細(xì)長(zhǎng)的測(cè)量區(qū)域36是便 于檢測(cè)凝聚或其他流體性質(zhì)的流線型流動(dòng)的區(qū)域，尤其是通過(guò)如上所 述的光散射時(shí)。細(xì)長(zhǎng)的測(cè)量區(qū)域36可由與混合區(qū)域26a與26b相似的 材料制成。優(yōu)選地，管道的至少一部分必須允許電磁信號(hào)的通過(guò)。如 果本實(shí)施例打算使用LSWBPA，則流動(dòng)路徑的至少一部分應(yīng)是透光的。 活塞與混合區(qū)域的壁之間的界面一般將形成密封并基本上是流體不滲 漏性的。
0057在本實(shí)施例的另一個(gè)方面，流線型流動(dòng)可由外部驅(qū)動(dòng)器在流 體中引發(fā)，例如通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)流體容器而保持轉(zhuǎn)子靜止(或者以不同速率 或方向旋轉(zhuǎn))，或者通過(guò)其他移動(dòng)流體容器的方法以導(dǎo)致流體流動(dòng)在容 器內(nèi)具有上述混合與測(cè)量區(qū)域特征。
0058在與以上描述相一致的本發(fā)明的又一方面中，圖5A示出流體 性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)50。流體容器52可包括諸如在流體容器內(nèi)放置的轉(zhuǎn)子 54的流體運(yùn)動(dòng)裝置。流體運(yùn)動(dòng)裝置可構(gòu)造成沿期望的流體流動(dòng)路徑在 容器內(nèi)產(chǎn)生流體的流動(dòng)，例如導(dǎo)致圓周向再循環(huán)。在圖5A的情況中， 當(dāng)轉(zhuǎn)子在流體容器內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，流體流動(dòng)路徑是環(huán)形的再循環(huán)流動(dòng)。蓋 55可被構(gòu)造成適配在流體容器內(nèi)的轉(zhuǎn)子的上方，正如示出的，以提供 密封并防止使用期間內(nèi)容物的流失或污染。流體容器與蓋可選地包括 螺紋表面以允許兩者之間進(jìn)行配合?？商娲?，蓋可通過(guò)過(guò)盈配合0059測(cè)量區(qū)域可以是壓縮區(qū)域，在該區(qū)域流體流動(dòng)穿過(guò)具有比沿 流體流動(dòng)路徑附近空間更小橫截面積的空間。圖5B是圖5A的系統(tǒng)50 將轉(zhuǎn)子移除后的剖視圖。壓縮區(qū)域56可被形成為一般在壓縮區(qū)域內(nèi)產(chǎn) 生流線型流動(dòng)區(qū)域，其大體由三條流動(dòng)線57示出。因此，壓縮區(qū)域可 導(dǎo)致在流體流動(dòng)路徑的一部分上流體速度增加。流體速度的增加可改 進(jìn)基于光散射的微粒測(cè)量結(jié)果。壓縮也可便于將待測(cè)量的微粒在檢測(cè) 區(qū)域內(nèi)集中的流體動(dòng)態(tài)聚焦。此外，增加的流體速度可減少流體流動(dòng) 路徑的結(jié)塊或阻塞。這樣的方法隨流體流動(dòng)增加而獲益于增加的分辨 率與減小的信噪比。當(dāng)流體離開(kāi)壓縮區(qū)域時(shí)，至少一定的混合在流體 從壓縮區(qū)域外部擴(kuò)展進(jìn)入混合區(qū)域58內(nèi)時(shí)出現(xiàn)。有利地，壓縮區(qū)域與 在混合區(qū)域發(fā)生的隨后的擴(kuò)展因此用以提供流線型流動(dòng)并利用例如狹 窄擋板的單一特征來(lái)混合。這樣的擴(kuò)展混合也通過(guò)減少對(duì)血小板以及 其他易脆材料的損壞而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一些目的。
0060在圖5B中示出的壓縮區(qū)域是包括頂擋板60的狹窄擋板系統(tǒng)， 在本實(shí)施例中所述頂擋板60設(shè)置在蓋55上以形成用于壓縮區(qū)域56的 上側(cè)流線型流動(dòng)表面。底擋板64也可沿流體容器的下側(cè)內(nèi)表面66而 被形成，以形成壓縮區(qū)域的下側(cè)流線型流動(dòng)表面。在圖5B中示出的實(shí) 施例中，雖然頂擋板設(shè)置在蓋上，但是頂擋板可替換地被連接到流體 容器上或形成為流體容器的一體部分。應(yīng)注意的是，雖然不必要，但 是例如圖1A、圖1B以及圖3中所示出與描述的次級(jí)離解構(gòu)件也可被 相關(guān)地用于在此描述的狹窄擋板實(shí)施例中。次級(jí)離解構(gòu)件可被設(shè)置在 除壓縮區(qū)域內(nèi)(因?yàn)樗鼤?huì)破壞流線型流動(dòng))以外的任何地方，但優(yōu)選 地設(shè)置在跟隨在流線型狹窄擋板后的混合區(qū)域58處或其附近。
0061圖5C是將蓋移除后的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)50的俯視圖。從此 圖觀察，可見(jiàn)底擋板64具有幾乎覆蓋全部流體路徑寬度的寬度。在一 個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子與擋板之間的距離可被仔細(xì)選擇以防止對(duì)經(jīng)過(guò)其間 的流體的損害，且還最大化狹窄擋板系統(tǒng)的壓縮效果。典型地，狹窄 擋板系統(tǒng)可具有一寬度，該寬度是內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子之間最短距離的約50% 到約95%，且優(yōu)選地約75%到約95%。此外，底擋板可被定向?yàn)猷徑?br> 21透光窗68，該透光窗68也沿至少一部分壓縮區(qū)域放置。壓縮區(qū)域，或 測(cè)量區(qū)域，可允許使用透光窗以通過(guò)光散射裝置或以上描述的其他性 質(zhì)測(cè)量裝置來(lái)測(cè)量凝聚或其他微粒。透光窗可替換地是半透明的，只 要功能上所用的光波長(zhǎng)可穿過(guò)該窗。壓縮區(qū)域可替換地通過(guò)使用單一 狹窄擋板而被形成。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，壓縮區(qū)域可被形成 為具有圓錐形凹槽入口點(diǎn)與出口點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，擋板或擋板組 件設(shè)計(jì)可產(chǎn)生導(dǎo)致徑向、圓周和/或垂直方向混合的三維速度矢量。
0062在以上描述的每一個(gè)實(shí)施例中，流體容器包括一個(gè)(或多個(gè)) 區(qū)域，在該區(qū)域流體的局部流動(dòng)模式是這樣的，即流體基本混合。而 且，流體容器包括與一個(gè)(或多個(gè))混合區(qū)域相分離的其他一個(gè)(或 多個(gè))區(qū)域，在該其他一個(gè)(或多個(gè))區(qū)域流動(dòng)特性基本上是流線型 的。這樣的流線型流動(dòng)是足夠穩(wěn)定的，以致流體中承載的感興趣實(shí)體
(例如在包含血液成分的流體中的血小板凝聚體)可通過(guò)如光散射的 特定檢測(cè)方法而被更準(zhǔn)確地檢測(cè)。由于再循環(huán)在測(cè)量區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)，則 也可測(cè)量更完全的流體樣本。而且，使用如下方法來(lái)引發(fā)以上混合與 流線型流動(dòng)特性，即最小化對(duì)感興趣實(shí)體(例如血小板凝聚體與凝塊) 的損害或者改變。此外，本發(fā)明可被并入小型的、 一次性的和人機(jī)工 程學(xué)的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)還能夠?qū)ρ“骞δ苓M(jìn)行更可靠的評(píng)估。
0063此外，本發(fā)明的系統(tǒng)與裝置被設(shè)計(jì)為測(cè)量例如血小板凝聚體 的自由流微粒。流體流動(dòng)速度、例如壓縮區(qū)域或擋板的離解構(gòu)件設(shè)計(jì) 以及其他變量可被調(diào)整以促進(jìn)血小板在流體中凝聚而不在裝置內(nèi)表面 上碰撞與結(jié)塊。例如，為了防止血小板凝聚體粘到壁或擋板上，可保 持相當(dāng)高的剪切率，例如，200 s-'至2000 s-1 。因此，在一個(gè)實(shí)施例 中，本發(fā)明的系統(tǒng)可通過(guò)顯著減少的關(guān)于堵塞和阻塞的關(guān)系與影響而 測(cè)量自由流凝聚，當(dāng)大塊材料在移動(dòng)部件或其他表面上阻塞可出現(xiàn)上 述堵塞和阻塞。
示例
0064以下的示例說(shuō)明當(dāng)前己知的本發(fā)明實(shí)施例。因此，這些示例
不應(yīng)被視為對(duì)本發(fā)明的限制，而僅僅是適當(dāng)教導(dǎo)基于當(dāng)前試驗(yàn)數(shù)據(jù)如 何制作本發(fā)明所知最好的系統(tǒng)與方法。同樣，系統(tǒng)與方法的代表性數(shù)字在這里公開(kāi)。 示例l
0065實(shí)現(xiàn)一種圓筒形流體容器，該流體容器具有l(wèi)lmm的內(nèi)直徑、 20mm的高度以及2mm的壁厚。該流體容器由聚碳酸酯形成，并在內(nèi) 表面上涂覆有非粘著涂層以增加與血液的相容性。具有Umm內(nèi)直徑 與20mm高度的圓筒形蓋由DELRINtm材料制成，該圓筒形蓋適于基 本密封流體容器的內(nèi)直徑。蓋在中心具有4mm直徑的孔，該孔完全伸 過(guò)蓋的高度，即20mm，并且該蓋包括測(cè)量為5mmX5mm的側(cè)槽(也 伸過(guò)蓋的全長(zhǎng))。轉(zhuǎn)子包括長(zhǎng)度為24mm且直徑為4mm的圓柱形軸， 以及直徑為6mm且長(zhǎng)度為6mm的轉(zhuǎn)子體。轉(zhuǎn)子體的底部包括與圖1A 中所示的轉(zhuǎn)子20a相似的呈30。角的尖頭。使用的離解構(gòu)件包括測(cè)量為 直徑3mm且長(zhǎng)度2mm的圓柱形凸出部，該圓柱形凸出部被模制成容 器壁內(nèi)側(cè)的一部分。離解構(gòu)件設(shè)置于距離側(cè)壁底部3mm處并具有沿容 器的徑向方向定向的圓柱形軸線。該圓柱體在面對(duì)容器中心的側(cè)壁上 具有45。斜切。
0066該設(shè)備然后如下所示被用于測(cè)量全血的血小板凝聚血液 (0.2ml)被注入流體容器內(nèi)。為轉(zhuǎn)子設(shè)定轉(zhuǎn)速約為600RPM。差分光 散射檢測(cè)器被外部地放置在與離解構(gòu)件相對(duì)的側(cè)面上。使用檢測(cè)器持 續(xù)5秒時(shí)段以測(cè)量血液基線從而設(shè)定血小板凝聚閾值。在測(cè)量基線與 建立閾值后，lOpl ADP溶液的血小板凝聚劑被注入到移動(dòng)血液中從而 導(dǎo)致在血液中的ADP最終濃度為50pM。在刺激劑ADP以及由轉(zhuǎn)子及 離解構(gòu)件引發(fā)的流動(dòng)與混合的作用下形成了血小板凝聚物。在檢測(cè)器 所在的與混合器相對(duì)的區(qū)域內(nèi)，即流線型流動(dòng)或測(cè)量區(qū)域內(nèi)，血液流 動(dòng)基本上是流線型的。其后，檢測(cè)器測(cè)量血小板凝聚物，其中當(dāng)區(qū)別 峰值信號(hào)高于或低于基線時(shí)該凝聚物被輸送到血液流動(dòng)中。當(dāng)這些信 號(hào)增大超過(guò)閾值時(shí)，則記錄這些信號(hào)。2分鐘的測(cè)量后，記錄終止且里 面帶有血液的全部流體容器被丟棄。
示例0067形成包括兩個(gè)相同儲(chǔ)液池的流體容器，該兩個(gè)儲(chǔ)液池通過(guò)細(xì) 長(zhǎng)的管道連接，與圖4A中示出的實(shí)施例相似。每一個(gè)儲(chǔ)液池的基座直徑為20mm而每一個(gè)儲(chǔ)液池的長(zhǎng)度為30mm。在每一個(gè)基座下方20mm 處，直徑逐漸減小到頂部處的3mm。儲(chǔ)液池由聚丙烯制成，且涂覆有 非粘著涂層以增加與血液的相容性。在每一個(gè)儲(chǔ)液池的基座處有直徑 為20mm且長(zhǎng)度為10mm的活塞?；钊诿恳粋€(gè)對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)液池內(nèi)的上 下移動(dòng)由線性致動(dòng)器推進(jìn)。儲(chǔ)液池的窄端與內(nèi)直徑3mm、壁厚1.5mm 且長(zhǎng)度40mm的聚氯乙烯的管狀管道相連。 一個(gè)儲(chǔ)液池包含2mm的圓 形注入端口以及5mm的從頂部自密封的橡膠隔膜。
0068在連接活塞之前，lml容量的全血被送入兩個(gè)儲(chǔ)液池中的一個(gè)。 然后活塞被連接到該儲(chǔ)液池的基座以在血液中密封。兩個(gè)活塞同步上 下相反移動(dòng)以使血液通過(guò)管道在兩個(gè)儲(chǔ)液室之間被傳送。在管道內(nèi)的 平均流動(dòng)速度是每秒20mm。建立基線與閾值之后，血小板凝聚劑通過(guò) 自密封隔膜端口被注入一個(gè)儲(chǔ)液室。在試劑的刺激作用以及通過(guò)血液 流動(dòng)的壓縮-擴(kuò)展所導(dǎo)致的混合的幫助下，血小板凝聚體在樣本保持器 內(nèi)形成。由于這些血小板凝聚體通過(guò)管道被血液承載，則由沿管道放 置的檢測(cè)器來(lái)測(cè)量并記錄。在2分鐘測(cè)量之后，停止記錄，且整個(gè)樣 本保持器被回收以再利用。
示例0069形成內(nèi)直徑10mm、高8mm且壁厚lmm的圓筒形流體容器。 該流體容器由聚碳酸酯形成，在內(nèi)表面涂覆有非粘著涂層以增加血液 相容性。具有10mm內(nèi)直徑以及4mm高的圓筒形蓋由DELRANtm材 料制成，該圓筒形蓋適于基本密封流體容器的內(nèi)直徑。轉(zhuǎn)子包括長(zhǎng)度 為24mm且直徑為4mm的圓柱形軸24，以及直徑為6mm且長(zhǎng)度為6mm 的轉(zhuǎn)子體。與圖5A中所示的轉(zhuǎn)子54相似，轉(zhuǎn)子體的底部包括插塞尖 端，該插塞尖端配合到流體容器底部的凹陷內(nèi)。具有狹窄擋板系統(tǒng)， 該狹窄擋板系統(tǒng)包括全長(zhǎng)為7mm的頂擋板、呈60。傾斜超過(guò)2mm的傾 斜部分以及長(zhǎng)度為3mm的平的下部分。具有與上擋板相同尺寸的相應(yīng) 的下?lián)醢灞恍纬?。組件的每一個(gè)狹窄擋板在它們中心處寬約為3mm而 轉(zhuǎn)子與內(nèi)壁之間的環(huán)形空間約為1.5mm。狹窄擋板由聚碳酸酯與 DELRANtm形成。側(cè)量尺寸為3mmX3mm的透明窗作為鄰近狹窄擋板 系統(tǒng)的流體容器壁的一部分而被形成。
20070該設(shè)備然后如下所示被用于測(cè)量全血的血小板凝聚將血液 (0.2ml)放入流體容器。為轉(zhuǎn)子設(shè)定約600RPM的轉(zhuǎn)速。差分光散射 檢測(cè)器被外部地設(shè)置在與離解構(gòu)件相對(duì)的一側(cè)上。通過(guò)檢測(cè)器持續(xù)3 秒時(shí)段來(lái)測(cè)量血液基線從而設(shè)定血小板凝聚閾值。在測(cè)量基線與建立 閾值后，0.2mM溶液的血小板凝聚劑被注入到移動(dòng)血液中導(dǎo)致ADP在 血液中的最終濃度為10pM。血小板凝聚體在刺激劑ADP以及由轉(zhuǎn)子 與壓縮區(qū)域引發(fā)的流動(dòng)與混合的作用下形成。在壓縮區(qū)域、檢測(cè)器所 處的流線型流動(dòng)或測(cè)量區(qū)域內(nèi)，血液流動(dòng)基本上是流線型的。因此， 檢測(cè)器測(cè)量血小板凝聚物，當(dāng)區(qū)別峰值信號(hào)高于或低于基線時(shí)該凝聚 物被輸送到血液流動(dòng)中。當(dāng)這些信號(hào)增大超過(guò)閥值時(shí)，則記錄這些信 號(hào)。2分鐘的測(cè)量后，記錄終止且里面帶有血液的全部流體容器被丟棄。
0071以上的說(shuō)明與示例僅旨在說(shuō)明本發(fā)明的特定可能應(yīng)用。相關(guān) 技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解，本發(fā)明能有廣闊的效用與應(yīng)用。不 同于在此已被說(shuō)明的，本發(fā)明的許多實(shí)施例與適用性，以及多個(gè)變化、 改型、以及相等配置將明顯的來(lái)自于或本發(fā)明或被本發(fā)明合理地建議 且此前的說(shuō)明并不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。因此，當(dāng)本發(fā)明在此與它的優(yōu) 選實(shí)施例相聯(lián)系而被詳細(xì)說(shuō)明時(shí)，要理解的是，本公開(kāi)僅是本發(fā)明的 說(shuō)明與示例且僅出于提供本發(fā)明的全部以及開(kāi)放的公開(kāi)的目的而完 成。前面的公開(kāi)旨在或被解釋為不限制本發(fā)明或不排除任何這樣的其 他實(shí)施例、適用性、變化、改型以及相等配置，本發(fā)明經(jīng)由所附的權(quán) 利要求等進(jìn)行限制。
權(quán)利要求
1. 一種用于測(cè)量自由流微粒的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其包括a)位于流體容器內(nèi)的流體運(yùn)動(dòng)裝置，所述流體運(yùn)動(dòng)裝置被設(shè)置成使流體沿流體流動(dòng)路徑在所述流體容器內(nèi)流動(dòng)；b)沿所述流體流動(dòng)路徑的壓縮區(qū)域，所述壓縮區(qū)域在該壓縮區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生集中的流線型流動(dòng)區(qū)域并在該壓縮區(qū)域外產(chǎn)生流體的混合；以及c)相對(duì)于所述壓縮區(qū)域設(shè)置的性質(zhì)測(cè)量裝置，所述性質(zhì)測(cè)量裝置用于測(cè)量在所述流線型流動(dòng)區(qū)域內(nèi)的流體性質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中在所述系統(tǒng)中 存在的所述流體是選自由血液、血小板懸浮液、白細(xì)胞懸浮液、紅血 球懸浮液、血漿以及其混合物所組成的組。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述流體存在于 所述系統(tǒng)中并且還包括刺激劑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述刺激劑是 凝聚劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中當(dāng)所述流體被 分配到所述流體容器內(nèi)之后，所述刺激劑被分配到所述流體容器內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中當(dāng)所述流體被 分配到所述流體容器內(nèi)之前，所述剌激劑被分配到所述流體容器內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中當(dāng)混合物被引 入所述流體容器之前，所述刺激劑與所述流體混合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述刺激劑與 所述流體被同時(shí)引入所述流體容器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述刺激劑選 自由氣體、液體、固體以及其混合物組成的組。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述流體存在 于所述系統(tǒng)內(nèi)并且包含外部的添加劑。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中在操作時(shí)所述 流體流動(dòng)路徑是連續(xù)的再循環(huán)路徑。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述流體容 器具有內(nèi)部圓筒形形狀并且所述流體運(yùn)動(dòng)裝置是在所述流體容器內(nèi)定 向的轉(zhuǎn)子，從而在操作時(shí)形成環(huán)形流體流動(dòng)路徑。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述流體運(yùn)動(dòng) 裝置是轉(zhuǎn)子、攪拌棒、柱塞、滾子泵、真空或氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述流體運(yùn) 動(dòng)裝置是轉(zhuǎn)子。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述轉(zhuǎn)子被 設(shè)置成可變轉(zhuǎn)速。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述轉(zhuǎn)子具 有從由圓筒形、圓錐形、球形、橢圓形、四邊形以及其組合所組成的 組中所選擇的形狀。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，還包括有助于混合 所述流體的次級(jí)離解構(gòu)件。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述次級(jí)離 解構(gòu)件是連接到所述流體容器的內(nèi)表面或在所述流體容器的內(nèi)表面上的障礙物。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述性質(zhì)測(cè)量 裝置是基于光散射的。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述壓縮區(qū)域 導(dǎo)致在所述流體流動(dòng)路徑的一部分上所述流體的速度增加。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中在操作時(shí)所述 壓縮區(qū)域?qū)е铝黧w在所述壓縮區(qū)域內(nèi)變?yōu)榱黧w動(dòng)態(tài)聚焦的。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述容器是抽 真空的。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述壓縮區(qū)域 由狹窄擋板系統(tǒng)形成。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述狹窄擋 板系統(tǒng)包括沿所述流體容器或流體容器蓋的內(nèi)表面的頂擋板從而形成 在所述壓縮區(qū)域內(nèi)的上側(cè)流線型流動(dòng)表面，所述狹窄擋板系統(tǒng)還包括 沿所述流體容器下側(cè)內(nèi)表面的底擋板從而形成在所述壓縮區(qū)域內(nèi)的下 側(cè)流線型流動(dòng)表面。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)產(chǎn)生 能在三維空間內(nèi)進(jìn)行混合的三維速度矢量。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述壓縮區(qū)域 便于流體動(dòng)態(tài)聚焦，即在集中的流線型流動(dòng)區(qū)域內(nèi)將待測(cè)量的微粒集 中。
27. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述壓縮區(qū)域 與所述流體運(yùn)動(dòng)裝置被設(shè)置成提供材料的自由流凝聚。
28. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)被設(shè) 置成產(chǎn)生流體的圓周向再循環(huán)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)被設(shè) 置成產(chǎn)生流體的雙向再循環(huán)。
30. —種流體性質(zhì)測(cè)量方法，其包括如下步驟a) 在容器內(nèi)放置一定量流體；b) 在所述流體中引發(fā)流動(dòng)，其中通過(guò)壓縮流動(dòng)，所述流動(dòng)在所述 容器的至少一個(gè)測(cè)量區(qū)域內(nèi)基本上是流線型的，并且其中所述流體再 循環(huán)通過(guò)所述測(cè)量區(qū)域；c) 產(chǎn)生從所述測(cè)量區(qū)域分離出來(lái)的混合區(qū)域，所述混合區(qū)域足以 基本混合所述流體；以及d) 在所述測(cè)量區(qū)域內(nèi)測(cè)量所述流體的性質(zhì)。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，還包括在測(cè)量所述流體的性質(zhì) 之前將刺激劑引入所述流體的步驟。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，還包括在將刺激劑引入之前在 初始時(shí)間測(cè)量所述流體的性質(zhì)的步驟。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述刺激劑選自由凝聚劑、 機(jī)械、生物、化學(xué)以及其組合所組成的組。
34. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中引發(fā)流動(dòng)與產(chǎn)生混合區(qū)域 的步驟不有害地改變所述流體的性質(zhì)。
35. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述流體選自由血液、血 小板懸浮液、白細(xì)胞懸浮液、紅血球懸浮液、血漿以及其混合物所組 成的組。
36. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述流體是非生理流體。
37. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中引發(fā)流動(dòng)與產(chǎn)生混合區(qū)域 的步驟在發(fā)生材料的自由流凝聚的情況下出現(xiàn)。
38. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中引發(fā)流動(dòng)的步驟通過(guò)轉(zhuǎn)子 實(shí)現(xiàn)。
39. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中引發(fā)流動(dòng)的步驟通過(guò)受迫 流動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
40. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中產(chǎn)生混合區(qū)域的步驟通過(guò) 狹窄擋板系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
41. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中引發(fā)流動(dòng)的步驟產(chǎn)生所述 流體的圓周向再循環(huán)。
42. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中引發(fā)流動(dòng)的步驟產(chǎn)生所述 流體的雙向再循環(huán)。
43. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中步驟a)至d)按順序進(jìn)行。
44. 一種測(cè)量血小板凝聚的方法，包括如下步驟a) 在容器內(nèi)放置一定量流體，其中所述流體包括血液成分與凝 聚劑；b) 在所述流體中引發(fā)流動(dòng)，其中所述流動(dòng)通過(guò)壓縮流動(dòng)在所述容 器的至少一個(gè)測(cè)量區(qū)域內(nèi)基本上是流線型的，并且其中所述流體再循 環(huán)通過(guò)所述測(cè)量區(qū)域；c) 產(chǎn)生從所述測(cè)量區(qū)域分離出來(lái)的混合區(qū)域，所述混合區(qū)域足以 基本混合所述流體并有助于所述血液成分的自由流凝聚；以及d) 利用光散射裝置在流線型區(qū)域內(nèi)測(cè)量所述流體的血小板凝聚。
45. —種測(cè)量流體性質(zhì)的系統(tǒng)，包括a) 流體容器；b) 在所述流體內(nèi)引發(fā)流動(dòng)的裝置，其中所述流動(dòng)通過(guò)壓縮流動(dòng)在所述容器的至少一個(gè)測(cè)量區(qū)域內(nèi)是基本流線型的，且其中所述流體通過(guò)所述測(cè)量區(qū)域而再循環(huán)；c) 產(chǎn)生從所述測(cè)量區(qū)域分離出來(lái)的混合區(qū)域的裝置，所述混合區(qū) 域足以基本混合所述流體；以及d) 可操作地與所述測(cè)量區(qū)域相關(guān)聯(lián)的性質(zhì)測(cè)量裝置。
46. 根據(jù)權(quán)利要去45所述的系統(tǒng)，其中用于引發(fā)流動(dòng)的所述裝置 是放置在所述容器內(nèi)的轉(zhuǎn)子。
47. 根據(jù)權(quán)利要去45所述的系統(tǒng)，其中用于引發(fā)流動(dòng)的所述裝置 是放置在所述容器外并被設(shè)置成導(dǎo)致所述容器運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器。
48. 根據(jù)權(quán)利要去45所述的系統(tǒng)，其中用于產(chǎn)生所述混合區(qū)域的 所述裝置是固定到所述容器的內(nèi)表面的狹窄擋板系統(tǒng)。
49. 根據(jù)權(quán)利要去45所述的系統(tǒng)，其中所述流體選自由血液、血 小板懸浮液、白細(xì)胞懸浮液、紅血球懸浮液、血漿以及其混合物所組 成的組。
全文摘要
一種測(cè)量流體性質(zhì)的方法，包括在容器內(nèi)放置一定量的流體；在流體中引發(fā)流動(dòng)，其中所述流動(dòng)通過(guò)壓縮流動(dòng)從而在容器的至少一個(gè)測(cè)量區(qū)域內(nèi)基本上是流線型的，并且其中所述流體穿過(guò)所述測(cè)量區(qū)域而再循環(huán)。足以用于基本混合所述流體的混合區(qū)域可獨(dú)立于測(cè)量區(qū)域而被產(chǎn)生。所述流體中的自由流微?？稍诹骶€區(qū)域內(nèi)被測(cè)量。本發(fā)明的具體興趣在于血小板功能的評(píng)估。所述方法提供徹底混合的具體局部區(qū)域，該徹底混合的具體局部區(qū)域使可再生的血小板凝聚，并且所述方法還提供流線型流動(dòng)的具體局部區(qū)域，該流線型流動(dòng)的具體局部區(qū)域使要評(píng)估的某種模態(tài)凝聚。這兩種流動(dòng)區(qū)域以如下的方式被引發(fā)，即最大程度地減少對(duì)血小板凝聚體與其它血液成分的損壞以及在裝置表面上不期望的結(jié)塊。
文檔編號(hào)G01N15/00GK101512346SQ200780032930
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2007年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月15日
發(fā)明者J·羅德斯, R·泰凱德特, S·蘇卡文內(nèi)什沃爾 申請(qǐng)人:斯魯姆博達(dá)因公司