專(zhuān)利名稱(chēng)：具有毛細(xì)管作用的取樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于接收液體樣品的裝置，特別地，然而并非專(zhuān)門(mén)地，本發(fā)明涉及用于接收體液如血液樣品以便可對(duì)該樣品進(jìn)行試驗(yàn)的裝置。
已知的血糖監(jiān)測(cè)用液體樣品接收裝置非常迅速地吸收指刺血液，目前這不成為問(wèn)題，因?yàn)槟壳八扇〉臏y(cè)量方法不要求以主動(dòng)方式移動(dòng)血液、或不要求通過(guò)毛細(xì)管作用驅(qū)動(dòng)血液。
然而，在要求樣品以主動(dòng)方式被移動(dòng)、或要求以毛細(xì)管作用驅(qū)動(dòng)樣品的診斷裝置中應(yīng)用指刺采血存在的問(wèn)題。
在第一方面，本發(fā)明提供了用于接收液體樣品的裝置，該裝置包括至少具有主表面和次表面的主體；樣品接收室，其位于主體內(nèi)并具有開(kāi)口在主體主表面和次表面的入口端；和導(dǎo)管，其位于主體內(nèi)并從樣品接收室的出口端延伸，該導(dǎo)管布置為使得液體通過(guò)毛細(xì)管作用從出口端進(jìn)入導(dǎo)管。
本發(fā)明允許用戶(hù)將液體樣品在樣品接收室處淀積到裝置內(nèi)或裝置上。用戶(hù)可以移去樣品源(例如手指)，并且所述裝置保證液體沿導(dǎo)管向下供應(yīng)，例如，使得試驗(yàn)可在裝置的另一個(gè)區(qū)域進(jìn)行。當(dāng)不立即產(chǎn)生試驗(yàn)結(jié)果時(shí)，這種方式對(duì)于血樣用診斷裝置是重要的，例如免疫測(cè)定要求試劑發(fā)生免疫結(jié)合或與凝血時(shí)間測(cè)量有關(guān)的生物學(xué)的酶反應(yīng)。對(duì)于其中診斷或者試驗(yàn)不得不在遠(yuǎn)離樣品接收室處進(jìn)行時(shí)的裝置同樣重要。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是樣品接收室起到貯液器的作用，其然后能夠甚至在用戶(hù)不與裝置保持接觸時(shí)對(duì)裝置供應(yīng)其余樣品，并且消除了在填充過(guò)程中要求用戶(hù)與裝置保持恒定接觸的需要。這對(duì)于年長(zhǎng)的人特別有利，應(yīng)為年長(zhǎng)的人可能會(huì)發(fā)現(xiàn)很難與可能是小尺寸的裝置保持恒定接觸。而且，其減少了當(dāng)在填充期間在任何時(shí)候除去液態(tài)源導(dǎo)致未充滿或者引入氣泡而發(fā)生裝置故障的可能性。
所述室可用于這樣的裝置，該裝置的填充時(shí)間大于用戶(hù)僅將液體源呈現(xiàn)到裝置上然后移去液體源的時(shí)間，例如，填充時(shí)間為一秒或更長(zhǎng)。
本發(fā)明的裝置可以是供化學(xué)(特別是生化或者臨床)試驗(yàn)過(guò)程用的裝置，通常稱(chēng)為毛細(xì)管填充試驗(yàn)裝置。毛細(xì)管填充試驗(yàn)裝置通常與第二裝置聯(lián)合使用，所述第二裝置通常為設(shè)計(jì)用于檢測(cè)液體樣品或液體樣品中一種或多種被分析物的存在、或預(yù)定相互作用的程度的電子儀器，其具有所述裝置的一種或多種其他部件。所述部件可能是電極結(jié)構(gòu)和/或一種或多種與液體相互作用的或與被分析物反應(yīng)的成分。電子儀器可用來(lái)評(píng)定裝置中的樣品液體，最具代表性地是在預(yù)定的樣品反應(yīng)期后使用光測(cè)量技術(shù)或電測(cè)量技術(shù)。毛細(xì)管填充裝置經(jīng)常設(shè)計(jì)成在裝置裝載流體樣品前位于電子儀器中。當(dāng)毛細(xì)管填充裝置適當(dāng)?shù)匚挥趦x器中時(shí)，樣品接收室位于儀器的外部并且可被用戶(hù)達(dá)到，該裝置的進(jìn)行試驗(yàn)的區(qū)域與傳感元件以電通訊或透光/反光通訊的方式布置，所述傳感元件能夠檢測(cè)和報(bào)告預(yù)置時(shí)段后或預(yù)置時(shí)段期間液體的狀態(tài)或狀態(tài)改變。大量試驗(yàn)液體通過(guò)毛細(xì)管作用(以及可能的其他的力)的牽引被遞送到樣品接收室，進(jìn)入并通過(guò)導(dǎo)管，并進(jìn)入裝置的進(jìn)行試驗(yàn)的區(qū)域。所述儀器可裝備有傳感器，用于檢測(cè)試驗(yàn)液體通過(guò)導(dǎo)管的流動(dòng)；任選地，所述儀器可設(shè)計(jì)成能使用這種被檢測(cè)的流動(dòng)以開(kāi)始試驗(yàn)程序。在一些液體試驗(yàn)應(yīng)用中，例如，在某些設(shè)計(jì)用于與毛細(xì)管填充裝置使用從而測(cè)量血液凝結(jié)特征的儀器中，液體通過(guò)毛細(xì)流動(dòng)導(dǎo)管的流量率被檢測(cè)出并用作試驗(yàn)程序中的參數(shù)。在上述試驗(yàn)應(yīng)用中，導(dǎo)管另外地用于提供用于測(cè)量試驗(yàn)液體當(dāng)其被遞送到試驗(yàn)區(qū)域時(shí)的流動(dòng)特性即粘性的機(jī)構(gòu)。
裝置的主體可為大體上的直線條形，這是用于毛細(xì)管試驗(yàn)裝置的常規(guī)樣式。這些條狀物可具有端壁、側(cè)壁和/或頂表面和底表面或其彼此不平行的部分?；蛘?，其可為圓柱形、楔形、圓盤(pán)形、或者任何其他方便的形狀，條件是其具有其中樣品接收室的入口端開(kāi)口在其上的主表面和次表面。
樣品接收室的入口端開(kāi)口在主體的主外表面和次外表面。主表面和次表面可通常彼此垂直，并且次表面的表面積可顯著小于主表面的表面積。次表面可為端壁或側(cè)壁，主表面可為頂表面(當(dāng)例如主體為直線線條或楔形或圓盤(pán)形時(shí))，在這種情況下，裝置的側(cè)面不能認(rèn)為是主表面。在一個(gè)實(shí)施方案中，次表面是端壁，主表面是外表面(當(dāng)例如主體是圓柱形時(shí))。不管主體的形狀如何，入口端的開(kāi)口優(yōu)選在主表面和次表面內(nèi)是連續(xù)的。
樣品接收室的開(kāi)口在次表面的部分可能小于樣品接收室的開(kāi)口在主表面的部分。例如，樣品接收室的開(kāi)口在主表面的面積可為其開(kāi)口在次表面的面積的1.3到3倍，在一個(gè)實(shí)施方案中，為1.6倍。
樣品接收室可從入口端向出口端逐漸變細(xì)，并且可為大體上的V形或U形。例如，入口端的寬度可為出口端寬度的約10-15倍，并且可為樣品接收部分的長(zhǎng)度的0.5-1.5倍。
導(dǎo)管設(shè)計(jì)為使得液體樣品可通過(guò)毛細(xì)管作用移動(dòng)，盡管其他的力可作用于液體，如流體靜壓力和/或正位移，使得液體沿導(dǎo)管移動(dòng)。例如，當(dāng)以垂直于縱軸的剖面進(jìn)行觀察時(shí)，導(dǎo)管的最大尺寸可小于0.5、0.4或者0.3mm。在一個(gè)實(shí)施方案中，最大尺寸為0.25-0.3mm，并且可為約0.28mm。導(dǎo)管的雷諾數(shù)可小于約200，該數(shù)字根據(jù)以下公式計(jì)算
Re=ρVdη]]>其中，Re＝雷諾數(shù)，ρ＝流體密度，V＝流體速度，d＝長(zhǎng)度標(biāo)尺，η＝動(dòng)態(tài)粘度。雷諾數(shù)為200或更小將引起導(dǎo)管(其可被認(rèn)為是顯微結(jié)構(gòu)或者微通道)通過(guò)單獨(dú)的表面張力(毛細(xì)管作用)進(jìn)行被動(dòng)式填充。
至少樣品接收室和導(dǎo)管方便地涂有親水性涂層，涂層可位于任何或所有壁上。涂層可提供的接觸角為90°或更少，30°或更少，或20°或更少。接觸角可為5-15°，并且可為11°?？商峁?10°的接觸角，條件是其僅施用到一個(gè)壁。接觸角測(cè)量方法的描述參見(jiàn)“Fundamental andApplications of Microfluidics”，Nguyen & Werely，Artech House，30Sept 2002，ISBN 1580533434，第46頁(yè)。
可進(jìn)行取樣的液體為任何液體。在優(yōu)選實(shí)施方案中，液體為體液，如全血、血漿、組織液、腦脊液(CSF)、尿、血清、唾液、淚液和汗液。
在第二方面，本發(fā)明提供用于接收液體樣品的裝置，該裝置包括至少具有端壁的主體；大體上的V形樣品接收室，其位于主體內(nèi)并具有開(kāi)口在主體端壁的入口端；和導(dǎo)管，其位于主體內(nèi)并從樣品接收室的出口端延伸，該導(dǎo)管布置為使得液體通過(guò)毛細(xì)管作用從出口端進(jìn)入導(dǎo)管。
本發(fā)明的裝置可用于接收經(jīng)歷凝血測(cè)量和/或其他止血測(cè)量如前凝血酶時(shí)間測(cè)量的血液。他們也可用于接收經(jīng)歷免疫測(cè)定、激素測(cè)量、心臟學(xué)標(biāo)記物測(cè)量、癌標(biāo)記物測(cè)量、傳染病物質(zhì)測(cè)量等的體液。這些試驗(yàn)可在裝置的分析室內(nèi)進(jìn)行。
本發(fā)明各方面的優(yōu)選特征對(duì)于其他各方面的優(yōu)選特征加以必要的變更。
本發(fā)明將參考附圖進(jìn)行進(jìn)一步描述，其中
圖1本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的部分立體圖；圖2為圖1裝置的平面圖；圖3為圖2沿X-X線的剖視圖；圖4為圖2沿X-X線的剖面的立體圖；圖5a和圖5b為本發(fā)明的兩個(gè)可替代實(shí)施方案的平面圖；圖6為填充時(shí)間-加入到本發(fā)明裝置中的全血體積的曲線圖；圖7為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的前端的部分立體圖；圖8為圖7裝置的平面圖；和圖9為圖8中沿X-X線的剖視圖。
參考圖1-4，部分地示出了裝置1。裝置1具有頂(主)表面2，端(次)表面3和各個(gè)側(cè)面4。不能看見(jiàn)裝置的底表面。裝置1向著端表面逐漸變細(xì)。在一些實(shí)施方案中，裝置1沒(méi)有該逐漸變細(xì)的形狀，在其他實(shí)施方案中，裝置1具有錘頭形狀。樣品接收室5在裝置1中凹進(jìn)，使得其開(kāi)口在頂表面2和端表面3。在選擇性的實(shí)施方案中，樣品接收室5開(kāi)口在頂表面2和側(cè)表面4。
樣品接收室5具有入口端，和通到導(dǎo)管6的出口端。入口端實(shí)質(zhì)上大于出口端，使得樣品接收室5向著出口端以V形逐漸變細(xì)?；蛘?，樣品接收室為圖5a和5b所示的大體上的V形或U形。在一個(gè)實(shí)施方案中，樣品接收室5逐漸變細(xì)，使得尺寸A的值從入口端到出口端減少。通常，樣品接收室可為任何形狀和尺寸，只要液體樣品能通過(guò)毛細(xì)管作用從入口端進(jìn)入出口端即可。為了加速液體在樣品接收室內(nèi)的通過(guò)，樣品接收室的形狀和尺寸選擇為使得出口端處的毛細(xì)管作用大于入口端處的毛細(xì)管作用。
如圖所示，導(dǎo)管6是在頂表面2凹進(jìn)的溝道。盡管未示出，導(dǎo)管6通過(guò)放置在頂表面2上的薄層被封閉。該層可覆蓋樣品接收室5的全部或其一部分，盡管不優(yōu)選該層覆蓋樣品接收室5的全部，因?yàn)橛墒?上該層提供的另外的摩擦減小了液體可沿著導(dǎo)管6向下移動(dòng)的速度，樣品接收室5的一部分被覆蓋是有利的，當(dāng)樣品施用到樣品接收室時(shí)該覆蓋破壞樣品的表面張力，并幫助樣品進(jìn)入導(dǎo)管6。部分覆蓋也使得加入的樣品體積大于可向樣品接收室中加入的體積。導(dǎo)管6的另一端通往裝置的可進(jìn)行分析或者試驗(yàn)的區(qū)域(未示出)。
在一個(gè)實(shí)施方案中，尺寸A為0.9mm，B為2.5mm，C為0.2mm，D為3mm以及E為0.2mm。
本發(fā)明的裝置可使用各種本領(lǐng)域已知的技術(shù)制備。例如，可使用使用適當(dāng)模具的注射模塑法或者顯微注射模塑法。或者，也可使用將結(jié)構(gòu)壓紋成所述材料的壓印技術(shù)和使用硅蝕刻和/或照相平版印刷術(shù)的技術(shù)。
作為另一個(gè)替代方案，該裝置可通過(guò)層壓兩層或更多層制備，參見(jiàn)圖7，該裝置可包括三層。基底層7形成室5和溝道6的底面。中間層8具有貫穿其的切口從而形成室5和溝道6的壁。頂層9形成溝道6的頂表面。在圖解說(shuō)明的實(shí)施方案中，頂層9部分地覆蓋樣品接收室5，其由層8的切口面和基底層7的頂表面形成。圖7的平面圖在圖8中示出，圖8的沿X-X線的剖視圖在圖9中示出。
在一個(gè)實(shí)施方案中，尺寸A為0.275mm，B為3mm，C為0.3mm，D為2.5mm，E為0.175mm以及F為2mm。
本發(fā)明的層壓裝置可通過(guò)英國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)0327094.9所述方法制備，其公開(kāi)作為參考并入本文。
實(shí)施例注射模塑聚苯乙烯裝置，其具有如圖1-4所示的樣品接收室。這些裝置然后用等離子體增強(qiáng)型化學(xué)汽相淀積法處理，從而對(duì)表面涂覆親水性分子層，使得處理后的接觸角為約11°。上述技術(shù)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的。然后對(duì)裝置層壓親水性薄層(接觸角為11°)，使得薄層覆蓋導(dǎo)管6，但不覆蓋樣品接收室5。
將不同體積的新鮮全血移液到樣品接收室5上(也可將指扎來(lái)源的血液直接施用到樣品接收室)。測(cè)量血液沿導(dǎo)管6向下移動(dòng)到固定點(diǎn)的時(shí)間。所述填充時(shí)間-加入到裝置中的全血體積的曲線圖如圖6所示。
能夠看出5μl或更小的體積導(dǎo)致填充時(shí)間大于約20秒，7μl或更大的體積對(duì)填充時(shí)間的影響較小。
權(quán)利要求
1.用于接收液體樣品的裝置，該裝置包括至少具有主表面和次表面的主體；樣品接收室，其位于主體內(nèi)并具有開(kāi)口在主體的主表面和次表面的入口端；和導(dǎo)管，其位于主體內(nèi)并從樣品接收室的出口端延伸，該導(dǎo)管布置為使得液體通過(guò)毛細(xì)管作用從出口端進(jìn)入導(dǎo)管。
2.權(quán)利要求1所述的裝置，其中樣品接收室的入口端的開(kāi)口在主表面和次表面內(nèi)是連續(xù)的。
3.權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中主體是大體上的直線條形、或楔形或圓盤(pán)形。
4.權(quán)利要求3所述的裝置，其中次表面是主體的端壁或側(cè)壁，主表面是主體的頂表面。
5.權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中主體為大體上的圓柱形。
6.權(quán)利要求5所述的裝置，其中次表面是端壁，主表面是圓柱的外表面。
7.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中樣品接收室從入口端向出口端逐漸變細(xì)。
8.權(quán)利要求7所述的裝置，其中樣品接收室是大體上的V形或U形。
9.用于接收液體樣品的裝置，該裝置包括至少具有端壁的主體；大體上的V形樣品接收室，其位于主體內(nèi)并具有開(kāi)口在主體端壁的入口端；和導(dǎo)管，其位于主體內(nèi)并從樣品接收室的出口端延伸，該導(dǎo)管布置為使得液體通過(guò)毛細(xì)管作用從出口端進(jìn)入導(dǎo)管。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于接收液體樣品的裝置，所述液體樣品為如將經(jīng)歷進(jìn)一步分析的體液樣品。該裝置包括至少具有主表面和次表面的主體，樣品接收室位于主體內(nèi)并具有開(kāi)口在主體主表面的次表面的入口端。導(dǎo)管位于主體內(nèi)，從樣品接收室的出口端延伸，并且該導(dǎo)管布置為使得液體通過(guò)毛細(xì)管作用從出口端進(jìn)入導(dǎo)管。
文檔編號(hào)A61B5/15GK1845704SQ200480025054
公開(kāi)日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2004年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月1日
發(fā)明者詹姆斯·特羅克, 史蒂文·霍韋爾 申請(qǐng)人:因弗因斯醫(yī)藥瑞士有限公司