專利名稱：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，然而并非專門地，本發(fā)明涉及用于接收體液如血液樣品以便可對該樣品進(jìn)行試驗的裝置。
已知的血糖監(jiān)測用液體樣品接收裝置非常迅速地吸收指刺血液，目前這不成為問題，因為目前所采取的測量方法不要求以主動方式移動血液、或不要求通過毛細(xì)管作用驅(qū)動血液。
然而，在要求樣品以主動方式被移動、或要求以毛細(xì)管作用驅(qū)動樣品的診斷裝置中應(yīng)用指刺采血存在的問題。
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毛細(xì)管作用從出口端進(jìn)入導(dǎo)管。
本發(fā)明允許用戶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，使得試驗可在裝置的另一個區(qū)域進(jìn)行。當(dāng)不立即產(chǎn)生試驗結(jié)果時，這種方式對于血樣用診斷裝置是重要的，例如免疫測定要求試劑發(fā)生免疫結(jié)合或與凝血時間測量有關(guān)的生物學(xué)的酶反應(yīng)。對于其中診斷或者試驗不得不在遠(yuǎn)離樣品接收室處進(jìn)行時的裝置同樣重要。另一個優(yōu)點是樣品接收室起到貯液器的作用，其然后能夠甚至在用戶不與裝置保持接觸時對裝置供應(yīng)其余樣品，并且消除了在填充過程中要求用戶與裝置保持恒定接觸的需要。這對于年長的人特別有利，應(yīng)為年長的人可能會發(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，該裝置的填充時間大于用戶僅將液體源呈現(xiàn)到裝置上然后移去液體源的時間，例如，填充時間為一秒或更長。
本發(fā)明的裝置可以是供化學(xué)(特別是生化或者臨床)試驗過程用的裝置，通常稱為毛細(xì)管填充試驗裝置。毛細(xì)管填充試驗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)計用于檢測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。電子儀器可用來評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)期后使用光測量技術(shù)或電測量技術(shù)。毛細(xì)管填充裝置經(jīng)常設(shè)計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，樣品接收室位于儀器的外部并且可被用戶達(dá)到，該裝置的進(jìn)行試驗的區(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和報告預(yù)置時段后或預(yù)置時段期間液體的狀態(tài)或狀態(tài)改變。大量試驗液體通過毛細(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)入并通過導(dǎo)管，并進(jìn)入裝置的進(jìn)行試驗的區(qū)域。所述儀器可裝備有傳感器，用于檢測試驗液體通過導(dǎo)管的流動；任選地，所述儀器可設(shè)計成能使用這種被檢測的流動以開始試驗程序。在一些液體試驗應(yīng)用中，例如，在某些設(shè)計用于與毛細(xì)管填充裝置使用從而測量血液凝結(jié)特征的儀器中，液體通過毛細(xì)流動導(dǎo)管的流量率被檢測出并用作試驗程序中的參數(shù)。在上述試驗應(yīng)用中，導(dǎo)管另外地用于提供用于測量試驗液體當(dāng)其被遞送到試驗區(qū)域時的流動特性即粘性的機(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。或者，其可為圓柱形、楔形、圓盤形、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口在其上的主表面和次表面。
樣品接收室的入口端開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形時)，在這種情況下，裝置的側(cè)面不能認(rèn)為是主表面。在一個實施方案中，次表面是端壁，主表面是外表面(當(dāng)例如主體是圓柱形時)。不管主體的形狀如何，入口端的開口優(yōu)選在主表面和次表面內(nèi)是連續(xù)的。
樣品接收室的開口在次表面的部分可能小于樣品接收室的開口在主表面的部分。例如，樣品接收室的開口在主表面的面積可為其開口在次表面的面積的1.3到3倍，在一個實施方案中，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度的0.5-1.5倍。
導(dǎo)管設(shè)計為使得液體樣品可通過毛細(xì)管作用移動，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。例如，當(dāng)以垂直于縱軸的剖面進(jìn)行觀察時，導(dǎo)管的最大尺寸可小于0.5、0.4或者0.3mm。在一個實施方案中，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)以下公式計算
Re=ρVdη]]>其中，Re＝雷諾數(shù)，ρ＝流體密度，V＝流體速度，d＝長度標(biāo)尺，η＝動態(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)通過單獨的表面張力(毛細(xì)管作用)進(jìn)行被動式填充。
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壁。接觸角測量方法的描述參見“Fundamental andApplications of Microfluidics”，Nguyen & Werely，Artech House，30Sept 2002，ISBN 1580533434，第46頁。
可進(jìn)行取樣的液體為任何液體。在優(yōu)選實施方案中，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)歷凝血測量和/或其他止血測量如前凝血酶時間測量的血液。他們也可用于接收經(jīng)歷免疫測定、激素測量、心臟學(xué)標(biāo)記物測量、癌標(biāo)記物測量、傳染病物質(zhì)測量等的體液。這些試驗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)明一個實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)明的兩個可替代實施方案的平面圖；圖6為填充時間-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)明另一個實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和各個側(cè)面4。不能看見裝置的底表面。裝置1向著端表面逐漸變細(xì)。在一些實施方案中，裝置1沒有該逐漸變細(xì)的形狀，在其他實施方案中，裝置1具有錘頭形狀。樣品接收室5在裝置1中凹進(jìn)，使得其開口在頂表面2和端表面3。在選擇性的實施方案中，樣品接收室5開口在頂表面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。在一個實施方案中，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，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，因為由室5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)行分析或者試驗的區(qū)域(未示出)。
在一個實施方案中，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?；蛘撸部墒褂脤⒔Y(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)。
作為另一個替代方案，該裝置可通過層壓兩層或更多層制備，參見圖7，該裝置可包括三層?；讓?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。在圖解說明的實施方案中，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。
在一個實施方案中，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英國專利申請0327094.9所述方法制備，其公開作為參考并入本文。
實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)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的。然后對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(也可將指扎來源的血液直接施用到樣品接收室)。測量血液沿導(dǎo)管6向下移動到固定點的時間。所述填充時間-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)致填充時間大于約20秒，7μl或更大的體積對填充時間的影響較小。
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毛細(xì)管作用從出口端進(jìn)入導(dǎo)管。
文檔編號A61B5/15GK1845704SQ200480025054
公開日2006年10月11日 申請日期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 申請人:因弗因斯醫(yī)藥瑞士有限公司