CN1845704A - 具有毛细管作用的取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于接收液体样品的装置，所述液体样品为如将经历进一步分析的体液样品。该装置包括：至少具有主表面和次表面的主体，样品接收室位于主体内并具有开口在主体主表面的次表面的入口端。导管位于主体内，从样品接收室的出口端延伸，并且该导管布置为使得液体通过毛细管作用从出口端进入导管。

Description

具有毛细管作用的取样装置

本发明涉及用于接收液体样品的装置，特别地，然而并非专门地，本发明涉及用于接收体液如血液样品以便可对该样品进行试验的装置。

已知的血糖监测用液体样品接收装置非常迅速地吸收指刺血液，目前这不成为问题，因为目前所采取的测量方法不要求以主动方式移动血液、或不要求通过毛细管作用驱动血液。

然而，在要求样品以主动方式被移动、或要求以毛细管作用驱动样品的诊断装置中应用指刺采血存在的问题。

在第一方面，本发明提供了用于接收液体样品的装置，该装置包括：

至少具有主表面和次表面的主体；

样品接收室，其位于主体内并具有开口在主体主表面和次表面的入口端；和

导管，其位于主体内并从样品接收室的出口端延伸，该导管布置为使得液体通过毛细管作用从出口端进入导管。

本发明允许用户将液体样品在样品接收室处淀积到装置内或装置上。用户可以移去样品源(例如手指)，并且所述装置保证液体沿导管向下供应，例如，使得试验可在装置的另一个区域进行。当不立即产生试验结果时，这种方式对于血样用诊断装置是重要的，例如免疫测定要求试剂发生免疫结合或与凝血时间测量有关的生物学的酶反应。对于其中诊断或者试验不得不在远离样品接收室处进行时的装置同样重要。另一个优点是样品接收室起到贮液器的作用，其然后能够甚至在用户不与装置保持接触时对装置供应其余样品，并且消除了在填充过程中要求用户与装置保持恒定接触的需要。这对于年长的人特别有利，应为年长的人可能会发现很难与可能是小尺寸的装置保持恒定接触。而且，其减少了当在填充期间在任何时候除去液态源导致未充满或者引入气泡而发生装置故障的可能性。

所述室可用于这样的装置，该装置的填充时间大于用户仅将液体源呈现到装置上然后移去液体源的时间，例如，填充时间为一秒或更长。

本发明的装置可以是供化学(特别是生化或者临床)试验过程用的装置，通常称为毛细管填充试验装置。毛细管填充试验装置通常与第二装置联合使用，所述第二装置通常为设计用于检测液体样品或液体样品中一种或多种被分析物的存在、或预定相互作用的程度的电子仪器，其具有所述装置的一种或多种其他部件。所述部件可能是电极结构和/或一种或多种与液体相互作用的或与被分析物反应的成分。电子仪器可用来评定装置中的样品液体，最具代表性地是在预定的样品反应期后使用光测量技术或电测量技术。毛细管填充装置经常设计成在装置装载流体样品前位于电子仪器中。当毛细管填充装置适当地位于仪器中时，样品接收室位于仪器的外部并且可被用户达到，该装置的进行试验的区域与传感元件以电通讯或透光/反光通讯的方式布置，所述传感元件能够检测和报告预置时段后或预置时段期间液体的状态或状态改变。大量试验液体通过毛细管作用(以及可能的其他的力)的牵引被递送到样品接收室，进入并通过导管，并进入装置的进行试验的区域。所述仪器可装备有传感器，用于检测试验液体通过导管的流动；任选地，所述仪器可设计成能使用这种被检测的流动以开始试验程序。在一些液体试验应用中，例如，在某些设计用于与毛细管填充装置使用从而测量血液凝结特征的仪器中，液体通过毛细流动导管的流量率被检测出并用作试验程序中的参数。在上述试验应用中，导管另外地用于提供用于测量试验液体当其被递送到试验区域时的流动特性即粘性的机构。

装置的主体可为大体上的直线条形，这是用于毛细管试验装置的常规样式。这些条状物可具有端壁、侧壁和/或顶表面和底表面或其彼此不平行的部分。或者，其可为圆柱形、楔形、圆盘形、或者任何其他方便的形状，条件是其具有其中样品接收室的入口端开口在其上的主表面和次表面。

样品接收室的入口端开口在主体的主外表面和次外表面。主表面和次表面可通常彼此垂直，并且次表面的表面积可显著小于主表面的表面积。次表面可为端壁或侧壁，主表面可为顶表面(当例如主体为直线线条或楔形或圆盘形时)，在这种情况下，装置的侧面不能认为是主表面。在一个实施方案中，次表面是端壁，主表面是外表面(当例如主体是圆柱形时)。不管主体的形状如何，入口端的开口优选在主表面和次表面内是连续的。

样品接收室的开口在次表面的部分可能小于样品接收室的开口在主表面的部分。例如，样品接收室的开口在主表面的面积可为其开口在次表面的面积的1.3到3倍，在一个实施方案中，为1.6倍。

样品接收室可从入口端向出口端逐渐变细，并且可为大体上的V形或U形。例如，入口端的宽度可为出口端宽度的约10-15倍，并且可为样品接收部分的长度的0.5-1.5倍。

导管设计为使得液体样品可通过毛细管作用移动，尽管其他的力可作用于液体，如流体静压力和/或正位移，使得液体沿导管移动。例如，当以垂直于纵轴的剖面进行观察时，导管的最大尺寸可小于0.5、0.4或者0.3mm。在一个实施方案中，最大尺寸为0.25-0.3mm，并且可为约0.28mm。导管的雷诺数可小于约200，该数字根据以下公式计算：

$\mathrm{Re}=\frac{\mathrm{\ρVd}}{\mathrm{\η}}$

其中，Re＝雷诺数，ρ＝流体密度，V＝流体速度，d＝长度标尺，η＝动态粘度。雷诺数为200或更小将引起导管(其可被认为是显微结构或者微通道)通过单独的表面张力(毛细管作用)进行被动式填充。

至少样品接收室和导管方便地涂有亲水性涂层，涂层可位于任何或所有壁上。涂层可提供的接触角为90°或更少，30°或更少，或20°或更少。接触角可为5-15°，并且可为11°。可提供110°的接触角，条件是其仅施用到一个壁。接触角测量方法的描述参见“Fundamental andApplications of Microfluidics”，Nguyen & Werely，Artech House，30Sept 2002，ISBN 1580533434，第46页。

可进行取样的液体为任何液体。在优选实施方案中，液体为体液，如全血、血浆、组织液、脑脊液(CSF)、尿、血清、唾液、泪液和汗液。

在第二方面，本发明提供用于接收液体样品的装置，该装置包括：

至少具有端壁的主体；

大体上的V形样品接收室，其位于主体内并具有开口在主体端壁的入口端；和

导管，其位于主体内并从样品接收室的出口端延伸，该导管布置为使得液体通过毛细管作用从出口端进入导管。

本发明的装置可用于接收经历凝血测量和/或其他止血测量如前凝血酶时间测量的血液。他们也可用于接收经历免疫测定、激素测量、心脏学标记物测量、癌标记物测量、传染病物质测量等的体液。这些试验可在装置的分析室内进行。

本发明各方面的优选特征对于其他各方面的优选特征加以必要的变更。

本发明将参考附图进行进一步描述，其中：

图1本发明一个实施方案的部分立体图；

图2为图1装置的平面图；

图3为图2沿X-X线的剖视图；

图4为图2沿X-X线的剖面的立体图；

图5a和图5b为本发明的两个可替代实施方案的平面图；

图6为填充时间-加入到本发明装置中的全血体积的曲线图；

图7为本发明另一个实施方案的前端的部分立体图；

图8为图7装置的平面图；和

图9为图8中沿X-X线的剖视图。

参考图1-4，部分地示出了装置1。装置1具有顶(主)表面2，端(次)表面3和各个侧面4。不能看见装置的底表面。装置1向着端表面逐渐变细。在一些实施方案中，装置1没有该逐渐变细的形状，在其他实施方案中，装置1具有锤头形状。样品接收室5在装置1中凹进，使得其开口在顶表面2和端表面3。在选择性的实施方案中，样品接收室5开口在顶表面2和侧表面4。

样品接收室5具有入口端，和通到导管6的出口端。入口端实质上大于出口端，使得样品接收室5向着出口端以V形逐渐变细。或者，样品接收室为图5a和5b所示的大体上的V形或U形。在一个实施方案中，样品接收室5逐渐变细，使得尺寸A的值从入口端到出口端减少。通常，样品接收室可为任何形状和尺寸，只要液体样品能通过毛细管作用从入口端进入出口端即可。为了加速液体在样品接收室内的通过，样品接收室的形状和尺寸选择为使得出口端处的毛细管作用大于入口端处的毛细管作用。

如图所示，导管6是在顶表面2凹进的沟道。尽管未示出，导管6通过放置在顶表面2上的薄层被封闭。该层可覆盖样品接收室5的全部或其一部分，尽管不优选该层覆盖样品接收室5的全部，因为由室5上该层提供的另外的摩擦减小了液体可沿着导管6向下移动的速度，样品接收室5的一部分被覆盖是有利的，当样品施用到样品接收室时该覆盖破坏样品的表面张力，并帮助样品进入导管6。部分覆盖也使得加入的样品体积大于可向样品接收室中加入的体积。导管6的另一端通往装置的可进行分析或者试验的区域(未示出)。

在一个实施方案中，尺寸A为0.9mm，B为2.5mm，C为0.2mm，D为3mm以及E为0.2mm。

本发明的装置可使用各种本领域已知的技术制备。例如，可使用使用适当模具的注射模塑法或者显微注射模塑法。或者，也可使用将结构压纹成所述材料的压印技术和使用硅蚀刻和/或照相平版印刷术的技术。

作为另一个替代方案，该装置可通过层压两层或更多层制备，参见图7，该装置可包括三层。基底层7形成室5和沟道6的底面。中间层8具有贯穿其的切口从而形成室5和沟道6的壁。顶层9形成沟道6的顶表面。在图解说明的实施方案中，顶层9部分地覆盖样品接收室5，其由层8的切口面和基底层7的顶表面形成。图7的平面图在图8中示出，图8的沿X-X线的剖视图在图9中示出。

在一个实施方案中，尺寸A为0.275mm，B为3mm，C为0.3mm，D为2.5mm，E为0.175mm以及F为2mm。

本发明的层压装置可通过英国专利申请0327094.9所述方法制备，其公开作为参考并入本文。

实施例

注射模塑聚苯乙烯装置，其具有如图1-4所示的样品接收室。这些装置然后用等离子体增强型化学汽相淀积法处理，从而对表面涂覆亲水性分子层，使得处理后的接触角为约11°。上述技术对于本领域技术人员是公知的。然后对装置层压亲水性薄层(接触角为11°)，使得薄层覆盖导管6，但不覆盖样品接收室5。

将不同体积的新鲜全血移液到样品接收室5上(也可将指扎来源的血液直接施用到样品接收室)。测量血液沿导管6向下移动到固定点的时间。所述填充时间-加入到装置中的全血体积的曲线图如图6所示。

能够看出5μl或更小的体积导致填充时间大于约20秒，7μl或更大的体积对填充时间的影响较小。

Claims (9)

1.用于接收液体样品的装置，该装置包括：

至少具有主表面和次表面的主体；

样品接收室，其位于主体内并具有开口在主体的主表面和次表面的入口端；和

导管，其位于主体内并从样品接收室的出口端延伸，该导管布置为使得液体通过毛细管作用从出口端进入导管。

2.权利要求1所述的装置，其中样品接收室的入口端的开口在主表面和次表面内是连续的。

3.权利要求1或2所述的装置，其中主体是大体上的直线条形、或楔形或圆盘形。

4.权利要求3所述的装置，其中次表面是主体的端壁或侧壁，主表面是主体的顶表面。

5.权利要求1或2所述的装置，其中主体为大体上的圆柱形。

6.权利要求5所述的装置，其中次表面是端壁，主表面是圆柱的外表面。

7.前述权利要求中任一项所述的装置，其中样品接收室从入口端向出口端逐渐变细。

8.权利要求7所述的装置，其中样品接收室是大体上的V形或U形。

9.用于接收液体样品的装置，该装置包括：

至少具有端壁的主体；

大体上的V形样品接收室，其位于主体内并具有开口在主体端壁的入口端；和

导管，其位于主体内并从样品接收室的出口端延伸，该导管布置为使得液体通过毛细管作用从出口端进入导管。

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