用於使血液樣品溶血和用於測量其至少一個參數的設備的製作方法

2023-04-24 17:44:31 1

專利名稱：用於使血液樣品溶血和用於測量其至少一個參數的設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於使血液樣品溶血(hemolyze)並用於測量其至少一個參數的 設備，該設備包括用於容置血液樣品的樣品腔室，該樣品腔室具有第一側壁和相對的第二 側壁；超聲器件，用 於在第一和第二側壁中產生超聲波，以便使得設置在第一和第二側壁之 間的血液樣品溶血；和光學測量器件，用於在已溶血的血液樣品設置在第一和第二側壁之 間時測量已溶血的血液樣品中的至少一個參數。
背景技術：
使血液樣品溶血以便測量其參數是本領域公知的。一種例子可以在US3，972，614 中找到。該文披露的設備具有殼體，該殼體包括用於容置血液樣品的管道和用於產生超 聲波的一個超聲器件。管道包括兩個相對的窗口元件，其中的第一個與超聲器件接觸而第 二個與經彈性懸掛的支持構件接觸，該支持構件具有鐵砧的形狀。當超聲器件在該系統中 產生超聲波時，超聲波直接傳遞到所述第一窗口並經由殼體和鐵砧形件間接傳遞到另一窗 口。由此，在第二窗口中的超聲波不是直接產生在該窗口中的，而是由於鐵砧形件的共振響 應造成的。該系統具有的缺點是，僅從樣品管道的一側產生的超聲波會引起跨過管道的超 聲波不均勻傳播以及管道的不可控震蕩。這是由於難以將鐵砧形件設計為能獲得所需的 鐵砧形件震蕩這一事實以及第二窗口所造成的。不均勻傳播和不可控震蕩會導致管道的 劣化，甚至最終洩露。由此，管道的使用壽命會顯著減少。進而，該現有技術的設備相對較 大，因為僅具有一個超聲器件的構造會需要相對較大質量的系統來獲得使得血液樣品溶血 所必要的震蕩頻率。減少該系統的質量很可能會使得震蕩頻率過高而使得樣品的溶血化不 足。

發明內容
本發明涉及一種上述類型的設備，其中，該設備中的超聲器件包括用於在第一側 壁中產生超聲波的第一超聲器件和用於在第二側壁中產生超聲波的第二超聲器件。本發明的一個優點是該設備具有超聲器件，該超聲器件能有效地直接在樣品腔室 的第一和第二側壁中產生超聲波，由此建立相對於樣品腔室的非常受控的側壁橫嚮往復運 動。由於可以從兩個側壁控制震蕩，所以在系統中自由度數量更有限。由此，更高等級或不 期望出現的共振模式可被避免，且在系統中有更少的部件，而這些部件需要被設計為針對 超聲波的單次產生提供特定的響應。進而，從振動的觀點看，需要的是具有非常受控的振 動，因為可以由此避免樣品腔室以對腔室造成損壞的方式震蕩。超聲波在一個側壁中的產 生基本獨立於另一側壁中超聲波的產生。雖然不能完全避免在一個側壁中產生的超聲波傳 遞到另一側壁，但是相對於在另一側壁中直接產生的超聲波的效果，被傳遞的超聲波的效 果並不顯著。在根據本發明的設備中，第一和第二超聲器件可獨立於彼此操作。進而，根據本發明的設備，相對於現有技術的設備，可以將設備製造得非常小。用於容置血液樣品的腔室包括第一和第二側壁，所述側壁布置為基本平行並彼此相對，即兩個壁彼此面對。腔室的容積可以是在0. 1-20 μ 1的範圍，優選是1 μ 1。第一和第二側壁之間的距離可以是0. 05-0. 3mm，優選是0. 1mm。第一和第二側壁可以用能讓從光學器件發射到樣品的光照透過的材料製造。替換 地，側壁可主要用非透光材料製造，但是讓其一個或多個區域能透過光照。透光區域可包括 玻璃材料和/或塑料材料，如聚苯乙烯、PMMA (有機玻璃)、或環狀烯烴共聚物(C0C)，優選 是來自 Topas AdvancedPolymers 公司的 Topas0根據本發明的設備的光學測量器件可以適於測量血液樣品的至少一個參數。優選 地，該參數是從所說的血氧定量參數中選擇的，包括ctHb、s02、FO2Hb、FCOHb、FMetHb、FHHb、 FHbF, ctBil，但諸如P CO2, P 02、cGlu、cUrea、白蛋白和膽固醇這樣的參數也可以被確定。 進而，診斷用染料的含量以及患者血液中蛋白質的含量可通過設備的光學器件來確定。光 學測量器件可用於在血液樣品的溶血化之前和/或之後確定參數的含量。所說的一些參數 需要血液樣品在測量前溶血，其他的需要在之前測量，但是在溶血之後測量可獲得更好的 結果。進而，對於一些參數來說需要確定在溶血之前在細胞中有多少含量。這可以通過在 溶血之前和之後都測量參數來確定，因為對一些參數來說細胞中的含量僅在溶血之後才可 測量。在一些情況下，設備可被控制為使得光學測量器件在血液溶血之前和血液溶血之後 操作。光學測量器件包括用於向樣品腔室中的樣品發出光照的光發射器和用於確定穿過樣 品或被樣品反射的光量的光檢測器。傳遞到光系統的光照優選地是紫外到紅外區域中的， 優選在約400-700nm的範圍。光發射器優選是白光LED且檢測器是Si檢測器。超聲器件可布置為鄰靠樣品腔室的側壁。替換地，第二超聲器件可形成側壁的一 部分。優選地，第一和第二超聲器件適於協同地操作。第一和第二超聲器件可適於同時 地操作或彼此獨立地操作。在本發明的文字中，術語「協同地」應理解為使得第一和第二超 聲器件的工作造成第一和第二側壁以相同的頻率震蕩，其中，它們的零值和最大值同時出 現。為了獲得最有效的溶血，進一步優選的是，當往復運動時，側壁沿相反的方向運動，要麼 朝向彼此，要麼遠離彼此。優選地，超聲器件操作為在系統中獲得20-100kHZ範圍的震蕩頻 率，更優選的是30kHz，其是對血液樣品的溶血來說很有效的頻率範圍。在一個實施例中，超聲器件包括分別連接到第一和第二側壁的第一和第二壓電元 件。使用壓電元件具有的優點是其使得超聲器件的工作非常可控。進而，壓電元件相對地 並不昂貴且非常有效。用於與根據本發明的設備一起使用的壓電元件優選能相對於所施加 的電勢能提供很大的運動。在另一實施例中，第一超聲器件包括與第一側壁接觸的第一電極，且第二超聲器 件包括與第二側壁接觸第二電極，交流電施加於第一和第二電極，用於在側壁中產生超聲 波。當兩個電極通過AC電壓產生器連接時，施加在電極上的電壓導致側壁往復運動。側壁 的震蕩頻率通過施加在電極上的電勢的頻率來決定，且震蕩幅度通過電勢來決定。優選地，超聲器件工作l_5s，更優選的是2s。當操作超聲器件時，來自側壁往復運 動的一些能量將作為熱量傳遞到樣品，且應確保操作時間足夠短以避免樣品過熱，這種過 熱會導致樣品本性改變。在優選實施例中，第一和第二側壁以及第一和第二超聲器件對稱布置在樣品腔室 周圍。這種構造的一個優點是其更易於獲得側壁的對稱往復運動。如上所述的具有兩個電極的超聲器件的實施例就是一例。當施加經選擇的AC電勢時，可以獲得的側壁震蕩使得樣 品腔室處于震蕩的節點(nodalpoint)，這導致側壁朝向彼此或遠離彼此往復運動。樣品腔室的側壁可以製造為一件元件或它們可以用分開的元件製造。在一些情 況，會需要用一件元件形成樣品腔室，以避免許多製造步驟；在其他情況下，用獨立的元件 形成腔室比較有利，由此能按對強度、環境密封性等的需要來選擇不同元件。為了增加往復運動質量的慣性，設備可包括第一和第二質量元件，所述元件分別 耦聯到第一和第二超聲器件。增加往復運動質量的一個優點是可以獲得更一致的往復運 動。一個或多個質量元件可包括任何材料，只要元件的質量能被調整為能獲得超聲波的所 需震蕩頻率即可。為了獲得緊湊的系統，優選的是，光學系統的光度測定發射器位於第一質量元件 中且光度測定檢測器位於第二質量元件中。在優選實施例中，設備進一步包括殼體，該殼體容置樣品腔室和第一和第二超聲 器件，其中，第一和第二質量元件每一個具有一個或多個彈性元件，所述彈性元件彈性地將 每個質量元件固定到殼體。彈性元件允許質量元件與超聲器件一起往復運動，但是限制質 量元件的運動。彈性元件可以形成質量元件的一部分。作為例子，至少一個質量元件可包括從質 量元件的外表面延伸的凸緣形式的彈性元件。一個或多個質量元件可包括多個彈性元件。 在一個實施例中，每個質量元件包括兩個彈性元件，每個彈性元件是從質量元件徑向延伸 的凸緣形式。通過設置至少兩個彈性元件，質量元件可在兩個位置懸掛起來，即在相對於應 做的往復運動方向的兩端處，由此避免質量元件沿其他方向運動。在優選實施例中，經由彈 性元件懸掛在殼體中可使得樣品腔室的側壁抵靠彼此扭曲。優選地，質量元件用鋁或鈹銅製造並具有I-IOg的重量，優選的是每個6g。


將參見附圖對本發明進行描述，其中；圖1顯示了根據本發明的設備的截面的等軸視圖，圖2顯示了用於容置血液樣品的腔室的截面圖，和圖3顯示了根據本發明的設備的截面圖。
具體實施例方式
圖1和3顯示了用於使得血液樣品溶血和用於測量其至少一個參數的設備100。 設備100被容置在被端部部件150、152所封閉的殼體130中。該殼體約30mm長、20mm寬。 設備100包括用於容置血液樣品的腔室102，見圖2。腔室102通過第一側壁104和第二側 壁106限定，見圖2。兩個側壁104、106用玻璃製造並具有2mm的厚度。側壁之間的距離是 約0. 1mm。腔室102包括入口 112，血液樣品通過該入口傳送到腔室102，如箭頭114所示。 此外，腔室102限定出出口 116，容置在腔室102中的血液樣品通過該出口傳送出腔室102， 如箭頭118所示。入口 112和出口 116額外地用於衝洗腔室102，以便在去除血液樣品之後 清理腔室。泵(未示出)可設置為用於將任何樣品和其他流體泵送到腔室102中或從腔室 102泵出。樣品腔室具有約Iy 1的容積。
設備100還包括第一超聲器件120和第二超聲器件122，二者都是壓電元件的形 式。第一超聲器件120的一側鄰靠第一側壁104，以使得由第一超聲器件120造成的超聲振 動傳遞到第一側壁104。相應地，第二超聲器件122鄰靠第二側壁106，將超聲振動傳遞到 該第二側壁。可以理解，這種振動被傳遞到容置在腔室102中的血液樣品。在第一超聲器件120的相對側上，將第一質量元件124設置為鄰靠第一超聲器件 120。由於這種鄰靠，第一超聲器件120的啟動會導致第一質量元件124運動。第一質量元 件124被設置為能增在使用設備過程中做往復運動的質量。第一質量元件124被近端彈性 元件126和遠端彈性元件128所懸掛。每個彈性元件126、128設置為是從第一質量元件124 徑向延伸的凸緣的形式。應理解，凸緣可以是附接到第一質量元件124的分離元件。替換 地，凸緣126、128形成第一質量元件124的一部分。在後一實施例中，質量元件124和凸緣 126、128可以限定為單體元件，即一個元件，在凸緣126、128和質量元件124之間沒有過渡 接縫。凸緣126、128適於鄰靠殼體130的壁。由於殼體130中的容置和凸 緣126、128的 形狀，質量元件124主要相對於樣品腔室120的延伸部橫向運動，即沿圖3中的線c運動。 基本上由於凸緣126、128與殼體130之間的鄰靠而防止沿橫向於線c的方向的運動。類似於第一質量元件124，第二質量元件132設置為鄰靠第二超聲器件122。進而， 第二質量元件132包括近端彈性元件134和遠端彈性元件136，二者迫使第二質量元件132 與第二超聲器件122鄰靠。進而，近端彈性元件134和遠端彈性元件136將第二質量元件 132保持在設備100的殼體130中。每個質量元件124、132用鈹銅製造且具有約6g的重 量。每個質量元件124、132限定出用於容置測量器件的空腔，測量器件在附圖的實施 例中包括發光器142和連接到光檢測器(未示出)的光纖144。發光器142是白色LED，發 出具有約400-700nm範圍波長的光且檢測器是Si檢測器。當血液樣品被執行測量時，樣品被傳送到樣品腔室102中。隨後，壓電元件120、 122以約30kHz的頻率工作約2s，由此產生側壁104、106的震蕩。這種震蕩被傳遞到腔室 102中的樣品，該樣品隨後被溶血。在溶血後，發光器142工作且該光照被傳送穿過樣品腔 室102中的約0. 1 μ 1的樣品。該光照隨後經由光纖144傳遞到檢測器且被檢測的信號被 轉換為代表樣品的所需參數含量(content)的值。
權利要求
1.一種用於使血液樣品溶血並用於測量其至少一個參數的設備，該設備包括樣品腔室，用於容置血液樣品，該樣品腔室具有第一側壁和相對的第二側壁；超聲器件，用於在第一和第二側壁中產生超聲波，以便使得設置在第一和第二側壁之 間的血液樣品溶血；和光學測量器件，用於在已溶血的血液樣品設置在第一和第二側壁之間時測量已溶血的 血液樣品的至少一個參數，其特徵在於該超聲器件包括用於在第一側壁中產生超聲波的第一超聲器件和用於在第二側壁中 產生超聲波的第二超聲器件。
2.如權利要求1所述的設備，其中，第一和第二超聲器件適於協同地操作。
3.如權利要求1或2所述的設備，其中，每個超聲器件包括壓電元件。
4.如權利要求1或2所述的設備，其中，第一超聲器件包括與第一側壁接觸的第一電 極，且第二超聲器件包括與第二側壁接觸的第二電極，對第一和第二電極施加交流電以在 所述側壁中產生超聲波。
5.如前述任意權利要求所述設備，其中，第一和第二側壁以及第一和第二超聲器件對 稱設置在樣品腔室周圍。
6.如前述任意權利要求所述設備，其中，樣品腔室的側壁是獨立的元件。
7.如權利要求1-5中任一項所述的設備，其中，樣品腔室的側壁被製成一件元件。
8.如前述任意權利要求所述的設備，其中，第一超聲器件包括第一質量元件，且第二超 聲器件包括第二質量元件。
9.如權利要求8所述的設備，其中，光學測量器件包括定位在第一質量元件中的光度 測定發光器和定位在第二質量元件中的光度測定檢測器。
10.如權利要求8或9所述的設備，還包括殼體，該殼體容置樣品腔室以及第一和第二 超聲器件，其中，第一和第二質量元件每一個具有一個或多個彈性元件，所述彈性元件彈性 地將每個質量元件固定到殼體。
全文摘要
一種設備(100)，用於使血液樣品溶血並用於測量其參數，包括用於容置血液樣品的樣品腔室(102)，樣品腔室具有第一側壁(104)和相對的第二側壁(106)。該設備還包括超聲器件(120、122)，用於在第一和第二側壁中產生超聲波，以便使得設置在第一和第二側壁之間的血液樣品溶血。進而，該設備包括光學測量器件(142、144)，用於在溶血的血液樣品設置在第一和第二側壁之間時測量已溶血的血液樣品的至少一個參數。設備的超聲器件包括用於在第一側壁中產生超聲波的第一超聲器件(120)和用於在第二側壁中產生超聲波的第二超聲器件(122)。
文檔編號G01N33/49GK102099679SQ200980127762
公開日2011年6月15日 申請日期2009年7月10日 優先權日2008年7月16日
發明者索倫·C·克羅 申請人:雷迪奧米特醫學公司