用於測量液體內分析物濃度的帶插頭的測試晶片、用於測試晶片的外殼和用於插頭的插座的製作方法

2023-12-02 04:32:51 4

專利名稱：用於測量液體內分析物濃度的帶插頭的測試晶片、用於測試晶片的外殼和用於插頭的插座的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於液體樣本內成分的傳感器。具體而言，本發明涉及用於評估在諸
如由用戶即病人可輕易處理的血液的樣本內的帶電粒子濃度，特別是離子濃度，例如鋰離 子濃度的傳感器。
背景技術：
無機離子是生命的基本必需物質，在飲用水、生物體的血液和細胞以及生活環境 內被大量地發現。例如，在細胞內部和外部諸如鈉、鉀、鎂和鈣等多種離子的存在對於活體 生物是必需的。因此，測量在動物和人類的血液和血液細胞內的離子濃度對於多種身體機 能來說是非常重要的。 通常，鋰不是或者僅僅是血漿內存在的微量元素，但是它也被用作治療兩極情緒 紊亂的藥品。估計在世界範圍內超過一百萬的人日常食用鋰。使用鋰的缺點是非常低的治 療指數，即中毒濃度和治療濃度之間的比值。大部分病人對0. 4-1. 2mmol/L的鋰反應良好， 但是超過1. 6mmol/L的鋰濃度被視為是有毒的。長期的高血液鋰濃度可能導致對神經系統 的永久傷害，甚至死亡。因此，在治療過程中監視鋰濃度是必需的，每兩個月定期檢查以將 鋰濃度保持在期望水平上， 在Electrophoresis 2004年第25期第1660-1667頁和Electrophoresis 2005 年第26期第3032-3042頁，由E. Vro麗e已經描述和演示了全血內鋰的直接測量和血漿內 無機陽離子的確定。使用帶有規定樣本裝填的微晶片毛細管電泳(CE)和應用列耦合原理， 在一滴全血內確定血液內鹼性金屬的濃度。將自手指採血器收集的血液轉移到晶片上，而 不用自血液中提取或去除成分。在鋰治療的病人的血漿內可以確定鋰濃度，而不需要樣本 預處理。使用具有傳導性檢測的晶片，對於在140mmol/L鈉基質的鋰，已經獲得0. lmmol/L 的檢測限度。 在這些公開文本內，在微通道內電泳分離血液樣本的成分。使用雙T注射幾何結 構選擇關注的離子成分，並將它們引導至檢測電極。 在待審PCT申請PCT/EP2006/011148內公開了用於測量液體樣本內離子濃度的方 法和設備，其教導在此引入作為參考。該PCT申請描述了用於測量樣本內帶電粒子濃度的 設備，該樣本包括多種類型的帶電粒子和至少一種不溶成分，該設備包括至少一條通道， 其至少一個開口具有過濾功能；沿著該至少一條通道設置的至少兩個電泳電極；和用於測 量在該至少一條通道內的至少一種帶電粒子的至少一個傳感器。 在這樣一種設備內使用的開口和通道尺寸通常非常小，從而降低所需液體量和設
備尺寸。典型的通道尺寸在寬度上在低於lcm的量級上，在深度上低於100iim。因此，該設
備可以非常小，從而最小化該設備使用的材料數量。該材料通常很貴，例如玻璃。 該設備還應當便於病人或其它用戶使用。具體而言，患有雙極情緒紊亂或類似疾
病的病人通常遭受手部顫動或搖動，在處理小物件時遇到困難。
此外，血液樣本以及通道可能易於被血液或其它液體汙染，在沒有仔細清洗和消 毒時不能再次使用。 相反地，現有技術的測量設備是昂貴的複雜微流體和電子組件，因此不適合於僅
使用一次。 本發明的目的是提供一種易於處理用於測量小樣本的液體樣本測量設備的設備 和方法。 本發明的另一目的是提供可用作用完即丟棄的(disposable)同時可使用先進測 量技術的測量設備。

發明內容
由根據本發明的測量樣本處理設備和用於提取液體樣本的方法實現本發明的這 些和其它目的，其中該測量樣本處理設備包括測量設備和處理單元。 用於提取液體樣本的測量設備包括測量部分，具有用於在使用時接觸液體樣本 的測量表面；和插頭部分，具有多個電觸點，其中插頭部分可安裝在測量評估設備的插座 上。可以將測量表面設置在測量設備的除了插頭部分之外的不同位置上，從而避免液體樣 本中的液體接觸電觸點。具體而言，可以將插頭部分設置在測量設備的與測量表面不同的 另一側上。 測量表面和測量部分可以由相同材料製成，例如由玻璃製成，並可以在一體中形 成。測量設備可以進一步包括耦合至電觸點的多個電極。測量設備可以不具有任何有源電 組件，例如開關、電晶體，也可以不具有電源。在一些情況下，測量設備可以包括一些無源電 組件，例如溫度傳感器等。 在裝配過程中，可以將測量設備插入處理單元，該處理單元具有用於測量表面的 第一開口和用於多個電觸點的至少一個第二開口。因此，當插入處理單元時，測量表面可以 由用戶或病人接近以放置液體樣本。在另一側上，通過處理單元的第二開口可接近插頭部 分以允許接近電觸點，例如通過插座。因此，處理單元可以形成電接觸密封，用於防止液體 進入接觸在測量設備插頭部分上的電觸點。 處理單元可以不包括任何電組件，因為全部的電觸點由測量設備提供。然而，在一 些情況下，處理單元可以包括電觸點和電組件。 處理單元在尺寸上可以實質上大於測量設備。因此，處理單元可以是甚至由遭受 手顫或類似問題的病人也易於和安全處理的測量樣本處理設備的便於操作的尺寸。同時， 測量設備可以保持很小，從而最小化可靠測量必需的液體樣本量。此外，越小的測量設備可 能製造成本越低。因此，測量樣本處理設備可以是用於若干次或一次性使用的用完即丟棄 設備。如果液體樣本是體液，例如需要消毒和/或清潔環境的血液或其它樣本，這尤其有 用。 該處理單元還可以適合於容納多個測量設備，用於連續或並行執行多次樣本測 測量設備還可以定位在處理單元的特定側上，從而例如當將測量樣本處理設備插 入測量評估設備的插座內時，第二開口在使用中提供易於從外側接近插頭部分，例如通過 多個電銷針。當將測量設備或測量樣本處理設備安裝到插座內時，可以將多個電銷針設置與測量設備的多個電觸點電接觸。 用於評估液體樣本的至少一個參數的測量評估設備可以包括用於測量設備和全
部其它電和電子裝置以執行用於評估該至少一個參數的測量的電源。具體而言，該測量評
估設備可以包括控制裝置，用於當將測量設備插入插座時，控制和監視測量設備內的電極。 本發明還包括一種用於評估液體樣本的至少一個參數的方法，包括將液體樣本
放置在測量設備的測量表面上，其中該測量設備具有多個電觸點，將該測量設備插入具有
多個電銷針的插座，以便該多個電銷針中的至少一些接觸該多個電觸點中的至少一些，並
通過電測量確定該至少一個參數。 該測量設備還可以是測量樣本處理設備的一部分，並包括處理單元。
該方法可以由病人或老年用戶有利地使用，即使手部顫動。在將測量設備插入插 座之前，將諸如血液樣本或其它體液等液體樣本放置在測量表面上。因此，當處理液體樣本 時，在測量設備內不存在電源。此外，一旦已經完成將樣本放置在測量表面上，就可以啟動 液體樣本的測量。在一些情況下，測量表面可以由封閉設備隱藏以保護液體樣本和/或防
止蒸發。 本發明還包括一種用於測量樣本處理設備的裝配方法，該方法包括使用溶液填 充具有測量表面和插頭部分的測量設備內的至少一條通道，該至少一條通道具有在測量表 面的至少一個通道開口 ，將測量設備插入處理單元的開口內，以便該測量設備的測量表面 是可接近的，使用在使用該測量設備之前去除的保護層關閉通道開口 。
這允許該測量樣本處理設備的輕易、快速和低成本的生產。 將測量設備插入處理單元可以通過第一開口執行。測量設備也可以通過第三開口 插入，例如在處理單元的另一側上。也可以加大第二開口或者與第三開口組合以支持將測 量設備插入處理單元。 將測量設備插入處理單元的開口和關閉或密封通道開口可以在填充至少一條通 道之後直接執行，從而防止液體蒸發。 在從潮溼或溼潤環境中移走測量設備之後可以直接執行關閉或密封通道開口之 前，測量環境也可以保持在潮溼或溼潤環境中。 在使用之前可以使用溶液填充在測量設備內的至少一條通道。該溶液可以是電解
溶液(BGE)。該溶液也可以包括電滲流抑制物質或諸如聚乙烯醇的動態薄層。 在此將術語在使用之前理解為在由病人或用戶使用測量樣本處理設備之前。在使
用之前也可以包括在發貨給用戶或病人之前。


針對附圖和優選實施例的詳細描述，可以更好地理解本發明，附圖僅是說明性的， 並不限制本發明，在附圖中 圖1圖示根據本發明的測量系統，包括具有用於包括處理單元和測量設備的測量 樣本處理設備的插座的測量評估設備。 圖2a至2c用分解圖更詳細地圖示根據本發明的用完即丟棄的設備，裝配和該用 完即丟棄設備的一部分。 圖3a、3b和3c分別用透視圖、側視圖和頂視示測量設備。
圖4更詳細地圖示測量設備的示意圖。 圖5圖示測量設備的兩個開口的具體實施例的詳細圖。 圖6更詳細地圖示根據本發明的測量設備的多個電觸點。 圖7更詳細地圖示測量評估設備的插座。 圖8a和8b圖示在處理單元上的指尖定位工具、多個開口和在開口上的控制電極。 圖9圖示具有插入的測量設備和密封微滴的處理單元的剖視圖。 圖10a至10c圖示密封件和貼附於測量設備的密封微滴的各種形式。 圖11圖示包括鎖定設備的處理單元，該鎖定設備用於在處理單元內固定測量設備。 圖12a和12b圖示通過處理單元內的第三開口將測量單元插入處理單元。 圖13圖示用於使用封閉設備關閉處理單元的鎖定機制。 在附圖中相同的參考數字表示相同或類似目標。
具體實施例方式
圖1圖示測量系統，包括具有測量評估設備100和測量抽樣處理設備或用完即丟 棄設備1的組合，所述設備100包括插座110，所述設備1包括可連接至插座110的測量設 備10(在圖2a中圖示)。測量評估設備IOO包括用於計算和評估從測量樣本處理設備I內 的樣本中提取的種類離子濃度的電子設備。測量評估設備ioo可以包括用於控制和檢查測 量和評估處理的控制設備。測量評估設備ioo還可以包括指示裝置，例如顯示器或類似設 備，以向用戶指示測量系統的結果和設置。在附圖中未圖示指示裝置。測量評估設備ioo 還可以包括接口，用於將測量系統連接至計算機或臨床數據系統(未圖示)，用於數據傳輸 和測量系統控制。測量評估設備IIO還可以是裝備有插座110的用於接收測量樣本處理設 備1的個人計算機。 測量樣本處理設備可以是僅用於一次測量的一次使用用完即丟棄的。然而，該用 完即丟棄設備也可以使用多次，例如用於重複或並行測量。術語用完即丟棄設備和測量樣 本處理設備在本公開文本中用作同義詞。 圖2a至圖2c更詳細地圖示測量樣本處理設備1。在圖2a中圖示分解圖，在圖2b 中圖示裝配圖，在圖2c中更詳細地圖示可連接至插座110的測量樣本處理設備1的部分。 測量樣本處理設備1還包括處理單元200。處理單元200包括在定義為測量側的第一側202 上的第一開口 210，在如圖2a和2c圖示的處理單元200的第二側204上的第二開口 220。 當將測量樣本處理設備1安裝在測量評估設備100內時，第二表面204面對測量評估設備 100的插座110。也可以將第一開口 210和第二開口 220設置在處理單元200的底面、底面 的第二面204的邊沿或者在處理單元200的任一其它側上。也可以在尺寸上擴大開口以支 持將測量設備20插入處理單元200。 第一開口 210和第二開口 220在處理單元200內部互連，如通過圖2a和2c內的 虛線圖示的。 將測量設備10插入處理單元200的第一開口 210。測量設備10包括測量表面20 和插頭部分40。測量設備10也可以通過第二開口 220或第三開口 230插入，如參考圖9和 圖12a、 b將要解釋的。當將測量設備10插入處理單元200時，測量表面20基本上處於與處理單元200的第一側202的相同平面內。因此，可以通過處理單元200的第二開口 220 從測量樣本處理設備1外部接近插頭部分40。下文參考圖3進一步詳細描述測量設備10。
測量設備10可以由與處理單元200不同的材料製成。特別的，測量設備10可以 部分地或全部地由玻璃材料製成，而處理單元200由塑料材料製成。
測量設備10也可以由聚合物材料製成。 測量設備10在尺寸上遠小於處理單元20。因此，可以實現毫米尺寸的測量設備 10，同時測量設備10可以輕易地由處理單元200處理。處理單元200的尺寸可以適應用戶 (病人)需要。例如，處理單元200可以具有提供即便手顫也易於處理的尺寸。例如，處理 單元200的尺寸可以大於1釐米，特別的在至少一個維度上約為4釐米或者更大。此外，處 理單元200的至少第二側204適合於插入插座110。處理單元200的側面或者其它幾何參 數也可以適合於安裝在插座110內。 可以以這樣的方式形成插座110和處理單元200，僅存在將包括處理單元的用完 即丟棄或測量樣本處理設備1插入插座110的一種可能性。因此，可以排除由沒有經驗的 或者老年用戶或病人的誤操作，並可以避免測量錯誤。 當插入處理單元200時，測量設備10可以被設置為靠近第二側204。因而，當將測 量樣本處理設備1插入插座110時，測量設備靠近插座110。可以將測量設備10設置在處 理單元200內部，以便當插入處理單元200時，包括插頭部分40的測量設備10的側面平行 於第二側面204。 處理單元200和測量表面20可以由可滲透層32 (如在圖2a中清楚可見的)覆蓋， 用於提供對測量設備10的測量表面20的可接近性。可滲透層32可以完全或部分覆蓋測 量側面202和測量表面20。 在測量側面202的頂部提供密封件34，用於密封可滲透層32或者測量表面20以 防止液體滲透或蒸發。在使用測量設備之前，病人或用戶可以去除密封層34。可滲透層32 和密封件34可以是不同尺寸的。本領域的技術人員將理解可以在測量表面20或第一表面 202的頂部設置更多或更少的層。 在使用之前和/或之後，可以使用封閉設備30封閉測量表面20。可以將密封件 34和可滲透層32貼附於測量設備10、封閉設備30或處理單元200。 處理單元200和封閉設備30可以由相同材料製成，例如塑料材料。處理設備200 和封閉設備30也可以一體成型。可以提供整體鉸鏈，用於分離封閉設備部分和處理設備部 分，和用於能夠將封閉設備摺疊在處理設備頂部，從而隱藏或封閉測量表面20。
圖3a、3b和3c分別以透視圖、側視圖和頂視示測量設備10。
測量設備10具有在測量部分15內的第一開口 25。在測量設備10內部的測量部 分15內實現微流體通道60 (圖4所示)。第一開口 25提供從測量表面20的周邊到微流體 通道60的入口。本領域的技術人員將理解可以提供多個開口 25，和微流體通道60可以包 括在測量設備10內實現的不同通道60的網絡。對於本發明特別有用的具有第一開口 25 的通道60的例子可以在專利申請PCT/EP2006/011148中發現。測量設備IO可以至少部分 地由玻璃材料或者可以微觀構造的其它材料構成。 第一開口 25可以在測量表面20內。第一開口 25也可以位於靠近施加液體樣本 的測量表面20的測量設備10的測量部分15的另一側內。在這種情況下，液體樣本可以自測量表面20進入第一開口 25。 將插頭部分40設置在與包括第一開口 25的測量表面20不同的測量設備10的另 一側面上。因此，當插入處理單元200內時，插頭部分40僅通過處理單元200的第二開口 220可接近，而測量表面20僅通過處理單元200的第一開口 210可接近。因此，處理單元 200可以提供密封件，其確保在使用中添加給測量表面20的液體樣本不能接觸多個電觸點 50中的任一個。因此，能夠有利地避免將影響測量或測量設備10的功能控制的多個觸點 50中的兩個或多個之間的電短路。 也可以將插頭部分40和測量表面20設置在測量設備10的相同側面上。然而，當 將測量設備10插入處理單元200內時，插頭部分40和測量表面20通過處理單元200的密 封部分相互分離。因此，防止在測量表面20上的液體接觸插頭部分40的電觸點。
圖4更詳細地圖示在圖3b視圖中的測量設備10的示意圖。將微流體通道60設 置在兩個微流體貯液器61和62之間。微流體通道60還包括在測量表面20內的第一開口 25。第一開口 25可以通過樣本通道26與微流體通道60連接。 此外，可以將電極65集成在測量設備10內。可以將電極65構造為用於在微流體 通道60內分離樣本內的帶電粒子的電泳電極65b和65c。可以將電泳電極65b集成在每 個貯液器61、62、64內。可以封閉貯液器61、62、64，以便微流體通道60提供到貯液器61、 62、64的唯一入口。這樣，防止在貯液器內液體蒸發和氣化。貯液器61、62、64在尺寸上可 以充分地大於微流體通道60的寬度、高度或深度。 每個電極65b通過電路分別與電觸點50b、50h和50g電接觸。因此，當將測量設 備10連接至插座110時，通過由測量評估設備100將電壓獨立地施加給每個電泳電極65b， 可以控制在微流體通道60內的電泳。可以將開口電極65c集成在第一開口 25上並連接電 觸點50i。開口電極65c也可以用作電泳電極或者如隨後將要解釋的控制電極。
也可以將電極65提供為用於測量微流體通道60—部分內的導電性的導電性電極 65a，用於確定在微流體通道60該部分內的電荷濃度。將導電性電極65a連接至電觸點50a 和50d(如圖4所示)並由其尋址，從而當將測量設備10連接至插座110時由測量評估設 備100控制。 在毛細管電泳系統內的電泳電極65b可以基於由於其本質特性能夠吸收氫原子 的材料，例如鈀或者鉑。吸收使其能夠防止在用作陰極的電泳電極65b附近諸如氫的氣體 形成。 使用鈀或鉑作為材料非常有利於用作陰極的電泳電極65b，但是其它電極65也可 以由相同材料製成。 用於陽極的電泳電極65b和/或開口電極65c也可以由不同材料製成，從而防止 氧氣形成。例如，用於陽極的電泳電極65b可以是銀/銀氯化物電極，或者可以由銅製成。 在這種情況下，將形成氯化或固體銀或銅，而不是氧氣。 鈀、鉬、鎳、銀/銀氯化物和/或銅以及其它材料也可以混合在一個或多個電極65 內以組合每種材料的優點。 —個或多個電極65、65a、65b、65c也可以包括由諸如鉭或鉻等半惰性(en inert) 金屬製成的粘結層。
測量設備io可以進一步包括電組件，例如溫度傳感器、ra傳感器和可以電接觸其餘電觸點50c、50c和50f和使用其控制的其它電組件。對於本領域的技術人員來說，多個 電觸點50、50a至50i的數量僅僅是示例性的，在本發明的範圍內可以提供更多或更少的電 觸點。 本發明的優點在於測量設備10可以僅包括無源電組件，例如電線、導體和電極。 沒有有源組件，例如電晶體、二極體、觸發器或類似其它有源電組件，是必需的。測量設備10 可以由測量評估設備100電控制。然而，可以將傳感器集成至測量設備10內，其可以包括 在某些情況下也可以是有源半導體單元的半導體單元。 圖5圖示由樣本通道26連接至微流體通道60的測量設備20的第一開口 25的具 體實施例的詳細圖。此外，可以提供第二開口 27，例如防止液體蒸發。第二開口27流體地 連接至樣本通道25和第一開口 25。第二開口 27在尺寸上可以充分地大於第一開口 25。當 液體流入微流體系統和樣本通道26內時，尺寸上的不同導致分別在第一開口 25和第二開 口27上的不同接觸角度ei和9 2。在接觸角度9 1和9 2上的不同將導致在第一開口 25和第二開口 27內的壓力不同，當允許液體自第一開口 25和第二開口 27蒸發時，這將導 致在第一開口 25內液體水平保持在基本相同的水平上，而液體水平在第二開口 27內由於 蒸發而下降。 本領域的技術人員將理解可以添加不同的相同尺寸的其它開口，從而改變在第一 開口 25上的蒸發特性。 圖6更詳細地圖示多個電觸點50。可以將該多個電觸點50中的每個設置在測量 設備10的插頭部分40內形成的孔洞42內。例如，可以在孔洞42的底部提供電觸點。如 圖所示，將多個電觸點50中的每個定位在分立孔洞42內。在一些情況下，也可以將多個電 觸點50中的兩個或多個一起設置在單個孔洞42內。在一些情況下，在測量設備10僅提供 一些功能的情況下，可以提供沒有任何接觸點的孔洞42。例如，如果不使用其它電組件，可 以省略圖4所示的電觸點50d、50e和50f。然而，插頭部分提供相應孔洞42，其提供用於插 座110的相應銷針的空間。 孔洞42可以是圓形和圓柱形的或者圓錐形的，或者具有本領域技術人員已知的 任何其它形狀。圓錐形可以用於對準或者引導插座110的銷針朝向多個觸點50中的每個 觸點。在本發明的範圍內也可以實施孔洞42的其它形狀。 此外，電觸點的布局或設置可以改變，並且決不受附圖所示的直線配置的限制。
本發明的特徵在於測量樣本處理設備1的全部電觸點都設置在測量設備10內，處 理單元200並不包括任何電組件，例如觸點、連線、等等。 圖7更詳細地圖示測量評估設備100的插座110。如圖1所示，可以將插座110設 置在測量評估設備100的側壁上，或者可以將其設置在可電連接至測量評估設備100的分 離插座容器內。 插座110包括設置在與測量設備10的多個觸點50對應的模式內的多個銷針120， 以便當將測量樣本處理設備1插入插座110內時，該多個銷針120中的至少一部分與多個 觸點50中的至少之一電接觸。該多個銷針120的數量可以低於、等於或高於測量設備10 的觸點50的數量。因此，相同的插座110和因此相同的測量評估設備IOO可以用於多個不 同的測量設備10。測量設備IO在電觸點50的數量上可以不同，例如由於在測量設備10內
集成的附加傳感器，例如溫度、ra傳感器等，或者由於用於測量設備io的不同應用而不同數量的電極65。儘管電觸點50的數量可以不同，在插頭部分40內孔洞42的數量和形狀可 以適應於在插座110內銷針120的數量和形狀，從而當將測量樣本處理或者帶有測量設備 10的測量樣本處理設備1插入插座110時，為每個銷針120提供正確的接觸和定位。
該多個銷針120可以由電彈簧觸點構成，從而確保當將測量設備IOO插入插座110 內時該多個銷針120與該多個電觸點50中相應的接觸。當將測量設備10插入插座110和 電觸點50對銷針120施加壓力時，彈簧觸點可以後退從而防止對測量設備10的破壞。
如圖6所示，該多個銷針120可以設置在插座110內。因此，當將測量樣本處理設 備1或者僅測量設備10引入插座110內時，測量設備10完全或部分地定位在插座110內 部。在這種情況下，在測量開始之後不可以改動在測量表面上的樣本，在處理單元200內不 需要電接觸，同時保持測量設備10小型化和因此很便宜。 此外，與病人或其它用戶的直接電連接是不可能的。因此，病人或其它用戶可以安 全地使用測量設備而不需要專門訓練或照看。這很重要，因為在樣本測量過程中可能使用 高電壓，例如在或者1000伏特的範圍內。 僅當將具有測量設備10的測量樣本處理設備1正確地插入插座110內時，測量評 估設備100可以啟動測量。例如，僅當觸點50a至50i中的所需多個觸點與相應銷針實際 接觸時，可以啟動測量。 僅在執行成功的控制測量之後，可以啟動實際的測量，從而確保測量設備10的正 確操作。控制測量例如可以是測量在液體樣本5內的鈉濃度。可以與鋰濃度的實際測量基 本上並行地測量和評估鈉濃度。對於成功的控制測量，鈉濃度必需在與血液中通常發現的 濃度對應的範圍內。在評估到異常的鈉濃度的情況下，在測量中出現某種錯誤，不能確保所 評估的鋰濃度是正確的。因此，將忽略此測量。 可以執行附加和初始控制，例如測量背景電解溶液(BGE)的導電性或溫度，從而 檢查例如鈉濃度的正確性。 圖8a圖示在上文參考圖2a至2c詳細描述的處理單元200內集成的指尖定位工 具的本發明的具體實施例。在處理單元200的測量側202內的第一開口 210的一側或多側 上提供邊緣212。該邊緣212具有當將手指放在測量側202頂部時使用測量樣本處理設備 1的用戶(病人)可以輕易感覺到或看到的形狀和高度。邊緣212可以圍繞當將測量設備 10插入處理單元200內時開口 25所處的位置沿著第一開口 210設置。因此，邊緣212可以 用作用於將液體或血液樣本放置在測量表面20上的開口 25上的定位工具，由於其可以由 用戶指尖感覺到或者因為眼睛可以簡單看到該邊緣。這尤其有用，因為開口 25本身可能太 小以至於用戶(病人)用眼睛看不到。 在測量表面20內的凹穴或凹槽也可以用作定位工具。凹穴或凹槽的優點還在於 凹穴或凹槽用作樣本液體的收集器，並可以防止樣本液體洩露或者撒到測量設備上。
可以使用位於在如圖4或圖8b所示的第一開口 25上的開口電極56c檢測在第一 開口 25上或者圍繞該開口的樣本液體的存在。例如，開口電極65c可以位於定位凹穴或凹 槽內的某個位置或高度上。因此，可以檢測到樣本液體5的存在，甚至樣本液體的確定量的 存在，從而確保已經添加可靠測量必需的樣本液體的需要量。 圖8b圖示可以如何在第一開口 25上設置附加電極的例子。除了開口電極65c之 外，可以使用至少一個控制電極65d、65e和65f。該至少一個控制電極65d、65e、65f可以設置靠近第一開口 25，用於測量諸如液體樣本導電性等附加參數。例如，可以在控制電極65d 和控制電極65e之間測量液體樣本的導電性。電極65f可以由不同材料製成，或者可以具 有用於測量液體樣本不同參數的塗層。 可以在第一開口 25附近提供通道電極65g。當用電解溶液填充樣本通道時，通道 電極65g與樣本通道26內的溶液接觸。在電解溶液應當出現蒸發的情況下，電解溶液的水 平將下降低於通道電極65g，這可以通過導電性測量輕易檢測到。 因此，可以將通道電極65g以及開口電極65c和控制電極65d、65e和65f用於初 始控制測量，例如作為初始導電性或者蒸發或者氣泡檢測的指示。 開口電極65c或控制電極65d、65e或65f或通道電極65g也可以用作電泳電極， 例如用於在樣本通道26內部的毛細管電泳。 圖9圖示插入測量設備10的處理單元200的剖視圖。在使用之前，可以將密封微 滴29放置在開口 25的至少頂部。密封微滴29可以由矽樹脂、PDMS或其它材料製成，並覆 蓋開口 25和因而覆蓋微流體通道60，從而防止蒸發和汙染。上文參考圖2a描述的密封件 34可以是用於在使用之前覆蓋測量表面的粘性薄片。密封微滴29可以粘附於粘性薄片。 用戶(病人)可以去除粘性薄片和粘附於薄片的密封微滴29，從而提供到開口 25的入口。
圖10a至10c圖示在測量設備10的第一開口 25上的密封件34和密封微滴29的 不同配置。如圖10a所示，在使用測量設備10之前已經使用液體填充包括微流體通道60 和樣本通道26的微流體網絡之後，可以將可以由矽材料等製成的密封微滴29放置在第一 開口 25之上。因此，密封微滴29防止液體通過第一開口 25自微流體網絡的任何蒸發。可 以將其它密封件34，例如帶子或薄片形式，放置在密封微滴29頂部。當病人或用戶希望使 用測量設備10時，在將液體樣本施加在第一開口 25之前，他將密封件34和密封微滴29移 除。密封微滴29可以貼附於密封件34，從而便於其移除。 密封件34也可以包括當如圖10b所示將密封件34放置在測量設備10的測量表 面20上時在第一開口 25的頂部上基本上對準的孔洞35。在這種情況下，密封微滴29可以 延伸通過密封件34內的孔洞35以確保連接。因此，當用戶或病人在使用測量設備10之前 移除密封件34時，自第一開口 25移除密封微滴29。 密封件34也可以直接貼附於測量設備10的測量表面20。因此，密封件34可以直 接密封第一開口 25。該密封件可以是由矽樹脂或其它適當材料製成或覆蓋的帶子或薄片。
密封件34和最終的密封微滴29也可以貼附於封閉設備30。在這種情況下，當在 使用測量設備10之前開啟密封設備30時移除密封件。當在將液體樣本5放置在測量表面 20上之後關閉封閉設備30時也可以施加密封件，從而防止液體樣本5的汙染和蒸發。
本領域的技術人員將理解上文參考第一開口25描述的密封件34也可以應用於測 量設備10內的其它開口，例如參考圖5描述的第二開口 27。 圖11圖示在處理單元200內用於固定測量單元10的具有鎖定設備214的本發明 的處理單元200。測量設備IO可以通過第一開口 210插入處理單元200，如圖2a所示。可 以在開口 210上提供邊緣形狀的鎖定設備214。因此，開口 210在至少一個方向內的寬度可 以稍微小於或等於測量設備10的對應尺寸。鎖定設備214可以用作在處理單元200內用 於測量設備10的固定或卡扣機構。 圖12a和12b圖示通過在處理單元200內提供的第三開口 230將測量設備10插入處理單元200。第三開口可以提供在處理單元200的第一側202的相對側上。因此，在處 理單元200內的第一開口 210在尺寸上可以較小，並提供基本上僅到測量表面20上第一開 口 25的入口。這樣，用於防止樣本液體接觸插頭部分40的接觸密封件在尺寸上可以足夠 大。此外，可以更準確地執行測量表面20和第一開口 25的定位。 第三開口 230也可以組合第二開口 220以形成用於插頭部分40和插入測量設備 10的一個擴大開口。 將可以是卡扣機構的鎖定設備234設置在處理單元200和/或測量設備10上，從 而確保測量設備10在處理單元200內的固定和準確定位，如圖12b所示。當將測量設備10 插入時，密封件34、滲透層32或在處理單元200內提供的其它裝置可以提供反作用力以確 保第一開口 25封閉，從而防止汙染和蒸發。 圖13圖示用於使用封閉設備30封閉處理單元200的鎖定機構。封閉設備20可 以設置有鉤狀物38，當將封閉設備30定位在處理單元200的第一表面202上時，其可以與 在處理單元200上的對應凹槽咬合，從而覆蓋和保護測量表面20和開口 25，尤其在已經將 液體樣本放置在測量設備10的開口 25上時。鉤狀物38和凹槽238可以以不可拆除方式 相互咬合，構成卡扣鎖定設備。在這種情況下，在關閉後蓋設備30之後，不能再次開啟處理 單元200，因此不能再次使用。這防止了樣本汙染以及測量結果的偽造。
其它的卡扣或鎖定機構顯然也可以用於本發明。例如，可以提供鎖定結構作為可 以多次開啟和關閉的機構，用於允許多次訪問測量表面。這些機構是非常公知和廣泛使用 的。 已經參考若干實施例描述了本發明。然而，對於本領域的技術人員而言，本發明顯 然並不限制於此。本發明的保護範圍將結合權利要求書來解釋。
權利要求
用於提取液體樣本的測量設備(10)，包括-具有用於在使用時與液體樣本接觸的測量表面(20)的測量部分(15)；-具有多個電觸點(50)的插頭部分(40)，其中該插頭部分(40)能夠安裝於測量評估設備(100)的插座(110)上。
2. 權利要求l的測量設備(IO)，其中插頭部分(40)位於測量設備(10)相對於測量表面(30)的另一側上。
3. 權利要求1或2的測量設備(IO)，其中測量設備(10)至少部分地由玻璃材料製成。
4. 前述任一權利要求的測量設備(IO)，其中測量部分(15)包括提供至測量設備(10)內至少一條通道(60)的入口的至少一個通道開口 (25)。
5. 權利要求4的測量設備(IO)，其中在使用之前該至少一條通道(60)被溶液填充。
6. 權利要求5的測量設備(IO)，其中該溶液包括電滲流抑制物質。
7. 權利要求4至6中任一權利要求的測量設備(IO)，其中該至少一個開口 (25)由部分可滲透層(32)覆蓋。
8. 權利要求4至7中任一權利要求的測量設備(IO)，還包括用於密封至少一個開口(25)的蒸發密封物(29， 34)。
9. 權利要求4至8中任一權利要求的測量設備(IO)，還包括沿著該至少一條通道(60)設置的電極(65)。
10. 權利要求9的測量設備(IO)，其中電極包括氣體形成防止材料。
11. 權利要求IO的測量設備(10)，其中電極的氣體形成防止材料從鎳、鈀、鉬、銀/氯化銀、銅或其混合物的組中選擇。
12. 權利要求9或11的測量設備(IO)，其中至少一個電極(65)裝備有粘附層。
13. 權利要求9至12中任一權利要求的測量設備(IO)，其中電極(65)包括導電性電極(65a)。
14. 權利要求9至13中任一權利要求的測量設備(IO)，其中電極(65)包括電泳電極(65b)。
15. 權利要求9至14中任一權利要求的測量設備(IO)，其中電極(65)包括用於測量樣本液體在第一開口 (25)上的存在的至少一個開口電極(65c)。
16. 權利要求15的測量設備(IO)，其中該至少一個開口電極(65c)適合於測量樣本液體(25)的至少一個參數。
17. 權利要求9至16中任一權利要求的測量設備(IO)，其中電極(65)包括用於測量在供應通道(26)內至少一個參數的至少一個控制電極(65d)。
18. 權利要求9至17中任一權利要求的測量設備(IO)，其中每個電極(65)與多個電觸點(50)中的至少一個電接觸。
19. 權利要求4至18中任一權利要求的測量設備(10)，還包括流體地連接至至少一條通道(60)的至少一個封閉貯液器(61,62)。
20. 權利要求19的測量設備(10)，其中該至少一個封閉貯液器(61,62)在尺寸上實質上大於至少一條通道(60)的寬度或深度。
21. 權利要求4至20中任一權利要求的測量設備(10)，還包括蒸發防止裝置(27)。
22. 權利要求21的測量設備(IO)，其中蒸發防止裝置包括流體地連接至第一開口 (25)的第二開口 (27)。
23. 權利要求22的測量設備(IO)，其中第二開口 (27)在尺寸上實質上大於第一開口(25)。
24. 權利要求4至23中任一權利要求的測量設備(IO)，其中該至少一條通道(60)由玻璃材料形成。
25. 前述權利要求中任一權利要求的測量設備(IO)，其中測量部分(15)和插頭部分(40)至少部分地由相同材料製成。
26. 前述權利要求中任一權利要求的測量設備(IO)，其中測量部分(15)和插頭部分(40)在一體上形成。
27. 前述權利要求中任一權利要求的測量設備(IO)，其中該多個電觸點(50)中的至少一個定位在插頭部分(40)內的至少一個孔洞(42)內。
28. 前述權利要求中任一權利要求的測量設備(IO)，其中液體樣本(5)是體液樣本。
29. 前述權利要求中任一權利要求的測量設備(IO)，其中液體樣本(5)是血液樣本。
30. 前述權利要求中任一權利要求的測量設備(IO)，其中測量設備適合於測量在液體樣本(5)內的鋰。
31. 前述權利要求中任一權利要求的測量設備(IO)，還包括溫度傳感器(80)。
32. 前述權利要求中任一權利要求的測量設備(IO)，包括無源電單元。
33. 前述權利要求中任一權利要求的測量設備(IO)，還包括電接觸密封件，用於相對於該多個電觸點(50)中的至少之一密封測量表面(20)。
34. 權利要求33的測量設備(IO)，其中電接觸密封件由處理單元(200)提供。
35. —種測量樣本處理設備(1)，包括權利要求1至34中任一權利要求的測量設備(10)和處理單元(200)。
36. 權利要求35的測量樣本處理設備(l)，其中該處理單元(200)具有用於測量表面(20)的第一開口 (210)和用於多個電觸點(50)的至少一個第二開口 (220)。
37. 權利要求36的測量樣本處理設備(l)，其中該處理單元(200)在尺寸上實質上大於測量設備(10)。
38. 權利要求36或37的測量樣本處理設備(l)，其中測量設備(10)的測量部分(40)位於處理單元(200)內部。
39. 權利要求36至38中任一權利要求的測量樣本處理設備(1)，其中處理單元包括蒸發密封件(29， 34)。
40. 權利要求36至39中任一權利要求的測量樣本處理設備(l)，還包括第三開口(230)，用於將測量設備(10)插入處理單元(200)。
41. 權利要求36至40中的任一權利要求的測量樣本處理設備(l)，還包括測量設備鎖定機構(214，234)，用於在處理單元(200)內鎖定測量設備(10)。
42. 權利要求41的測量樣本處理設備(l)，其中該測量設備鎖定機構(214,234)是一次性鎖定機構。
43. 權利要求41或42的測量樣本處理設備(l)，其中該測量設備鎖定機構(214,234)是卡扣機構。
44. 權利要求36至43中任一權利要求的測量樣本處理設備(l)，其中該測量表面(20)能夠實質上由封閉設備(30)隱藏。
45. 權利要求44的測量樣本處理設備(l)，還包括在封閉設備(30)和測量表面(20)之間的密封件(34)，用於自周圍實質上密封測量表面(20)。
46. 權利要求44或45的測量樣本處理設備(l)，其中封閉設備(30)在尺寸上實質上大於測量表面(20)。
47. 權利要求44至46中任一權利要求的測量樣本處理設備(l)，其中處理單元(200)和封閉設備(30)在一體中實現。
48. 權利要求44至47中任一權利要求的測量樣本處理設備(l)，還包括封閉設備鎖定機構(38，238)，用於使用封閉設備(30)隱藏測量表面(20)。
49. 權利要求48的測量樣本處理設備(l)，其中封閉設備鎖定機構(38,238)是一次性鎖定機構。
50. 權利要求48或49的測量樣本處理設備(l)，其中封閉設備鎖定機構(38,238)是卡扣機構。
51. —種能夠與用於評估液體樣本(5)的至少一個參數的測量評估設備(100)連接的插座(110)，該插座(100)包括-多個電銷針(120)，該多個電銷針(120)被設置為與能夠安裝到該插座上的根據權利要求1至33中任一權利要求的測量設備(10)或者根據權利要求34至48中任一權利要求的測量樣本處理設備(1)電接觸。
52. 權利要求51的插座(110)，其中將該插座(110)設置在測量評估設備(100)的一
53. 權利要求51或52的插座(110)，其中該電銷針包括彈簧觸點。
54. —種用於評估液體樣本(5)的至少一個參數的測量評估設備(IOO)，該測量評估設備(100)包括根據權利要求51至53中任一權利要求的插座。
55. 權利要求54的測量評估設備，其中該至少一個參數包括鋰離子濃度。
56. —種根據權利要求54至55中任一權利要求的測量評估設備(100)和根據權利要求1至34中任一權利要求的測量設備(10)的組合。
57. —種根據權利要求54至55中任一權利要求的測量評估設備(100)和根據權利要求35至50中任一權利要求的測量樣本處理設備(1)的組合。
58. —種用於評估液體樣本(5)的至少一個參數的方法，包括-將液體樣本(5)放置在測量設備(10)的測量表面(20)上，其中該測量設備(10)具有多個電觸點(50);-將測量設備(10)插入具有多個電銷針(120)的插座(110)，以便該多個電銷針(120)中的至少一些與該多個電觸點(50)中的至少一些接觸；-通過電測量確定至少一個參數。
59. 權利要求58的方法，其中該測量設備(10)是根據權利要求34至49中任一權利要求的測量樣本處理設備(1)的一部分。
60. 權利要求58或59的方法，還包括-部分地去除覆蓋第一開口 (25)的密封件(34)。
61. 權利要求58至60中任一權利要求的方法，還包括-打開封閉設備(30)。
62. 權利要求58至61中任一權利要求的方法，其中將液體樣本(5)放置在測量表面(20)上包括使用定位工具(212)識別第一開口 (25)的位置。
63. 權利要求58至62中任一權利要求的方法，其中液體樣本(5)是體液樣本。
64. 權利要求58至63中任一權利要求的方法，其中液體樣本(5)是血液樣本。
65. 權利要求58至64中任一權利要求的方法，其中至少一個參數是鋰離子濃度。
66. —種裝配用於提取液體樣本(5)的測量樣本處理設備(1)的方法，包括-使用溶液填充在具有測量表面(10)和插頭部分(40)的測量設備(10)內的至少一條通道(60)，該至少一條通道(60)具有在測量表面(20)內的至少一個通道開口 (25);-將測量設備(10)插入處理單元(200)的開口 (210,230)內，以便該測量設備(10)的測量表面(20)是能夠訪問的；禾口-使用在使用該測量設備(10)之前將要去除的保護層(29,34 ;30)封閉通道開口(25)。
67. 權利要求66的方法，其中在填充至少一條通道(60)之後直接執行將測量設備(10)插入處理單元的開口和封閉該通道開口 (25)。
68. 權利要求66的方法，其中在自潮溼環境中移出測量設備之後立即執行將測量設備(10)插入處理單元的開口和封閉通道開口 (25)。
69. 權利要求66至68中任一權利要求的方法，還包括施加蒸發密封件(29,34)。
70. 權利要求66至69中任一權利要求的方法，還包括施加電接觸密封件。
71. 權利要求66至70中任一權利要求的方法，還包括提供用於在施加樣本(5)之後隱藏通道開口 (25)的封閉設備(30)。
72. 權利要求66至71中任一權利要求的方法，其中保護層是用於密封第一開口 (25)的密封件(28， 34)。
73. 權利要求66至72中任一權利要求的方法，其中保護層是用於重複密封開口的封閉設備(30)。
全文摘要
用於提取液體樣本的測量設備(10)，包括具有用於在使用時與液體表面接觸的測量表面(20)的測量部分(15)和具有多個電觸點(50)的插頭部分(40)，其中該插頭部分(40)可安裝於測量評估設備(100)的插座(110)上。
文檔編號G01N33/49GK101711359SQ200780052977
公開日2010年5月19日 申請日期2007年5月18日 優先權日2007年5月18日
發明者史蒂文·塞爾溫·施塔爾, 揚·弗洛裡斯, 約翰內斯·烏翁克, 馬康·特奧爾多·布洛姆 申請人:麥迪美特控股有限公司