CN100419428C - 一种用于分析体液的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于分析体液装置具有多个试管(1)，其特征在于，试管(1)以圆形排列相互连接，各试管具有容纳试剂的空间(2)，所述空间的底部径向向外突出，在所述空间后是径向向外设置的反应室(4)。试剂通过离心力的作用从容纳空间(2)传送到反应室(4)中，在那里它和将要进行分析的液体发生反应，并由传感器(8，10)进行检测。

Description

一种用于分析体液的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于分析体液的装置以及可安装在此装置中的多个试管装置，被分析的体液和试剂可以分别地引入装置中，经过一段培育时间后在反应室里混合在一起，其中各反应室中均设置了一个由可被磁性吸引的材料制成的搅拌器，其可通过磁体引发动作，该装置具有至少一个测量装置。本发明还涉及到一种用于分析体液的方法和一种用于分析体液的试管装置。

背景技术

在欧洲专利EP 0 369 168 B1中所提到的装置中，多个试管组成直线排列，并设有齿条。试剂和体液分开地引入装置中，并通过倾斜试管装置而混合在一起。然后试管装置通过齿条移动到一个或多个测量装置上，并进行测量。

然而，这种装置具有试管顶部必须基本密闭的缺点，这样在为使液体混合而倾斜试管时液体才能不发生泄漏。齿条和试管自然也必须由不同的材料制成的，因此这种试管装置相对较昂贵。由于试管是基本密闭的，因此无法通过一次注射模制工艺完成，这就使成本更高。由于这些试管是用于单次使用的一次性物品，所以相应的额外成本尤为显著。虽然可以同时对多个样品进行测量，但是必须为每个试管提供一个单独的测量装置。此外，不可能同时对相同的试管进行不同波长的测量。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种更经济的装置、方法和试管装置，使得可以更简单直接且更可靠的方式进行多点测量。

本发明的解决方法一方面包括一种装置，其中试管以圆形排列相互连接，各试管分别具有底部径向向外突出的试剂的容纳空间，从容纳空间处径向向外地设置了反应室，反应室沿轴向延伸且延伸得比容纳空间更深，试管装置可通过旋转体沿其轴线旋转，所述装置在试管装置的周边上设有磁体，并且具有至少一个测量装置。

用于操作这种装置的方法的特征在于，至少一个试管注满试剂和体液，试管装置安装在装置中，可通过旋转体进行至少360度的旋转，从而识别已经测量过的样品和/或将进行测量的样品，对带有试剂和样品的试管进行培育，试剂随后通过试管装置的快速旋转而引入反应室中，然后进行光学测量和/或磁测量。

根据本发明的用于分析体液的试管装置具有多个试管，其特征在于，所述试管以圆形排列相互连接，各试管分别具有底部径向向外突出的试剂的容纳空间，从容纳空间处径向向外地设置了反应室，反应室沿轴向延伸且延伸得比容纳空间更深。

因此，本发明与直线的试管装置不一致，而是试管排列成圆形。在这种情况下，由于只能在装置的一侧在所需位置处进行的所需混合，因此为混合试剂和体液而倾斜试管装置自然是不可能的。然而，混合是通过使试管装置旋转而在离心力的作用下发生的。在这种情况下，试剂和将进行分析的体液在反应室内混合，反应室沿轴向延伸得比试剂的容纳空间更深。由于反应室延伸得更深，而且试管装置无需相对于装置主体倾斜，因此试剂的容纳空间和引入体液的反应空间的顶部可以是开口的。因此，可以利用脱模简单直接的注射模制工艺来制造试管装置。

已经知道了可将试管排列成圆形，在离心力的作用下使试剂向外移动(美国专利US 4226531A)。本发明的装置相对于上述专利的装置的优点是反应室相对较深，因此将进行分析的样品和试剂不会喷射出来，无须如现有技术一样使用封盖。一方面，由于需要通过注射模制制造出两个部件并将它们相互焊接起来(美国专利US 4226531A中第5页最后一段)，因此这种封盖的制造较复杂。根据本发明的试管装置可以通过一次注射模制工艺而完全地制造出来。如果试管壁设计成稍稍向外岔出，那么不仅可以容易地将试管从模具中取下来，而且可以将试管相互堆叠以节省空间。这种相互堆叠同样可以将磁性搅拌器固定在适当的位置，因此搅拌器不会丢失。这就显著节约了空间和包装成本。

另外一个不同是美国专利US 4226531A中的旋转试管安装在离心分析器中。在这种系统中，其转速要比本发明的装置高出几倍。由于强大的离心力作用，因此不可能进行测定含有悬浮颗粒的试剂，例如测定高岭土活化的试剂的明矾沉淀类毒素(APTT)。测量元件相对于发明的装置呈水平排列。为将样品填充到水平放置的测量元件中，旋转速度必须很高。离心分析器通常只是和适当的相配的试剂一起运作，因此对全面的血液测量或不相配的试剂来说是不合适的。

另外一个和美国专利US 4226531A的上述现有技术以用更早的美国专利US 4309384A的现有技术的显著不同是本发明包括了位于反应室中的搅拌器。一方面，这种搅拌器可充分地混合样品和试剂的混合物。在美国专利US 4226531的装置中所采用的充分混合的方法还不清楚。它也许是通过高的交变旋转速度来实现的，在这种情况下必须设置封盖以防止溅射。在美国专利US 4309384中所介绍的现有技术中，旋转速度必须重复地增大和减小，因此空间52中的试剂可以上升到区域50中再向下流回，这样就将区域50中的样品冲刷下来(引文第一段的第5行)。在此专利中并未提供在这种情况下的反应开始的限定时间。

磁性搅拌器不仅用于起更好的搅拌效果。更确切地说，搅拌器的运动将凝块搅在一起，使得混浊度产生了很大的差异。这与在整个反应物的容积中发生混浊相比更有利于光学测量。另外，如果不仅如现有技术中的那样设置光学传感器而且还设置磁性传感器的话，那么还可以对非透明的液体例如血液进行测量。

试剂和体液在开始进行反应前的一段较短时间之前是不应进行培育的，也就是说不能加热到37℃的温度。根据本发明的装置，不必预先对试剂进行培育，培育过的试剂只有相对较短的寿命，也就是说这段时间是可以利用的。然而，试剂可以冷藏方式储存并直接引入试管中。体液也可以冷藏方式储存并引入试管中。这些操作可以在测量装置外进行，因此可以在测量一个试管的同时填充另一个新的试管。这样就提高了样品的生产量。如果试管装置具有12支试管，培育需用120秒，测量过程需用60秒，转换试管装置需用20秒，那么每小时可进行216次测量。由于试管顶部是开口的，而且体液不必如现有技术中的那样小心地穿过狭窄开口而引入试管中，因此可得到更高的工作速度。

一旦试管装置安装在装置上，它就开始绕其轴线旋转至少360度，这样装置就可确定将进行测量的试管或已经测量过的试管。这个过程可以象随后的测量一样自动地进行。例如，病人的身份可以通过键盘输入或者从相连的计算机中查到。相应的输入和检查可以使用一个或多个按键和显示屏来进行。

接下来，在一段预设时间例如120秒内加热试管和液体，这是通过使试管与用于放置试管的旋转体简单的热接触来完成的。在这种情况下，试管具有较大的表面区域和旋转体的相应表面进行接触，因此可快速地进行热交换。

在经过培育时间之后，旋转体及试管以一定的速度旋转，由于离心力的作用，试剂进入反应室并与体液混合。在这种情形下为了防止溅射，相应的旋转运动必须小心地缓慢起动。

在试管装置旋转时，试管依次地进入到可吸引搅拌器的磁体的附近。搅拌器是可被磁性吸引的，而且最好为球体。因磁场引起的球体的运动不仅可以搅拌试剂和体液的混合物，而且在凝结测量的情况下，搅拌器的运动还会将凝块搅在一起，使得混浊度产生了可被光学检测到的很大的差异，从而保证了对凝结的可靠识别。

每个装有搅拌器以及试剂和体液混合物的试管在其圆周路径上移动，不仅会经过磁体，而且会经过一个或多个测量装置，在测量装置处主要进行光学测量。在这种情况下，可测量反射光或透射光。在不同的测量装置还可采用不同的波长进行，从而可测量不同的参数。最后，还可采用位于某个测量装置上的传感器来检测搅拌器的位置，搅拌器在试剂和体液的混合物发生凝结时不再移动。这样即使在测量非透明的液体例如血液的情况下，也可以确定凝结时间。

反应室的底部最好在径向和圆周方向上都是凹形弯曲的。通过这种形式，尤其在球形搅拌器的作用下可获得特别有效的混合作用。搅拌器最初位于反应室底部的最低点，也就是底部的中央。在这种情况下，由于曲面很大，使得球体在离心力的作用下也不会明显偏离此位置。然而，当球体进入磁场区域时，它被磁场吸引并沿曲面向上移动，从而开始了球体的圆形运动。然而与此同时，球体移动到了或多或少有些垂直的壁的区域，球体不再被径向向外延伸的曲面限制向外运动。相反，在回落到相对侧并沿着曲面回到反应室底部的中央位置之前，球体可沿相应的外壁从此位置完全地向外运动。在将进行分析的液体凝结时这种运动才会停止，然后球体停留在底部。利用磁性传感器可以识别球体不再向上运动，从而检测到液体凝结。

两段曲面的曲率最好不同。

如上所述，试管顶部是开口的。此外，所有的反应室和容纳空间最好向上稍微拓宽。它具有这样的优点，一方面，试管装置是由注射模制制成，在这种情况下模具的半模可在完成一个试管装置的制造后容易地向上或向下移动。另一方面，试管可以相互堆叠在一起。为了准备测量，在每个反应空间中引入搅拌器，并将下一个试管装置堆叠在另一试管装置上，这样就密闭了下方的试管装置的开口，球体也就不再掉落。当然，这种试管装置的堆叠可以重复进行，将另一个试管装置置于一个试管装置上。这种准备操作可以在与后续测量无关的时间里进行。当然，可由制造商以这种方式在试管中设置球体，之后相互间上下堆叠试管装置并进行传送。

由于可获得多项光学测量值，根据本发明的装置和方法可以用作确定有色物质以及乳液和血液的凝结时间。在这种情况下，球体的运动可支持凝结测量，也就是说，球体的运动将凝块搅在一起，从而产生可测量的很大的混浊差异。当然也可以分析其他体液或这些体液的其他状态和参数。

附图说明

下面将通过优选实施例并结合附图来解释本发明。在图中：

图1显示了沿图2中直线1/1的两个径向相对的试管的剖视图；

图2显示了试管装置的俯视图；

图3显示了具有多个测量装置的旋转体中的试管装置的基本设置；

图4显示了根据本发明的装置的基本部件的分解图；

图5显示了处于装配状态下图4所示装置的视图；和

图6显示了用作搅拌器的球体的运动的时间/位置图。

具体实施方式

如图1和2所示，试管装置具有12支试管1，每两个试管径向相对地排列。朝向圆形排列的中心设有试剂的容纳空间2，其具有径向向外突出的底部3。接下来是径向向外延伸的反应室4，其沿轴向向下延伸得超过了容纳空间2。试剂被引入容纳空间2中，将进行分析的液体被引入反应室4中。在各反应室4中设有球形的可被磁性吸引的搅拌器5。在这种情况下，把手6可以用于传递试管装置，并将其安装在由图3中标号12表示的旋转体内。由于可在试管处握住试管装置，因此可以省略掉把手6。旋转体12安装在培育器7中，位于培育器的圆周上的测量装置8设有不同波长的发光二极管。可使搅拌器5产生运动的磁体9设置在另一位置。可利用传感器10来检测此磁性搅拌器的位置。在测量过程中，旋转体12和试管装置沿箭头11的方向旋转。

图4显示了根据本发明的装置的分解视图。圆形排列的试管1放置在旋转体12上，旋转体的上表面和试管1的下表面很好地相匹配，以保证此处良好的热接触。旋转体12安装在培育室7中，培育室通过间隔块13固定在底板14上。在这种情况下，旋转体12通过齿轮盘15驱动。图5显示了处于装配状态下的图4所示装置。

图4和5的装置显示了采用发光二极管8发出的且由光电二极管16接收的透射光来进行测量。另外，也可以采用反射光而不是透射光来进行测量。

如上述，当容纳空间2注入试剂且反应室4注入体液时开始测量。然后将试管1放置在旋转体12上，并开始旋转360°，因此可识别哪个试管装有将要进行分析的体液。由于反应室7和旋转体12被加热，然后进行培育，达到理想的温度，通常为37℃，这大概需要2分钟。然后，试管1快速旋转，由于离心力的作用，试剂从容纳空间2流入到反应室4中，在这里试剂与体液通过由磁体9带动的搅拌器5混合。然后在测量装置8/16和10处进行测量。

图6示意性地显示了球形搅拌器5在试管装置的旋转过程中的运动，尤其是从外侧径向向右的运动和沿圆周方向向左的运动，也就是说向图2中箭头R方向的右侧和图2中箭头L方向的左侧运动。

如图6所示，试管的底部具有在径向和周向上不同曲率的凹形曲面。球体5最初位于反应室中央的最低位置。在这种情况下，曲面设计成很大，使得球体在离心力的作用下只能稍微地偏离此最低位置。然而，如图6中的位置A所示，在相应的试管1接近磁体9时球体的确会偏离此位置。在这种情况下，如图6中的位置B、C所示，球体被磁体9所吸引，沿曲面向上移动，然后开始如图6中的位置B-F所示的圆形运动。在图6中的位置D处，球体离开了下方的曲面并可在直壁上运动，因此球体在离心力的作用下向外运动，进入到传感器10的附近并被传感器检测到。接下来球体向下回落，直到新的循环开始。然而，如果液体发生凝结，那么球体停留在图6中的位置C处，不再被传感器10所检测到，这样，如果不使用光学方法也可以识别凝结状态。

如图中所示，所有的反应室和容纳空间的顶部都是开口的。因此试管装置可以在一次注射模制工艺中形成。如果反应室和容纳空间稍微向上拓宽的话则更有利。这也使得堆叠试管装置成为可能。

Claims (8)

1. 一种分析体液的装置，具有：

可装入所述分析体液的装置中的试管(1)，将进行分析的体液和试剂可分开地引入所述试管(1)中，并经过一段培育时间后在反应室(4)内混合在一起；以及

至少一个测量装置(8，10)，所述试管(1)排列成圆形，并分别具有底部径向向外突出的容纳空间(2)，以及从所述容纳空间(2)处径向向外设置的反应室，所述试管可通过旋转体(12)绕其轴线旋转，

其特征在于，

所述容纳空间(2)用于容纳所述试剂，所述反应室沿轴向延伸得比所述容纳空间(2)更深，在各所述反应室中设置了由可被磁性吸引的材料制成的搅拌器(5)，其可通过设置在所述分析体液的装置上的所述试管(1)的周边上的磁体(9)而发生运动。

2. 根据权利要求1所述的分析体液的装置，其特征在于，还设有多个测量装置(8/16，10)。

3. 根据权利要求2所述的分析体液的装置，其特征在于，至少一个所述测量装置(8/16)用于光学检测。

4. 根据权利要求1所述的分析体液的装置，其特征在于，还设有可进行透射光和/或反射光测量的测量装置(8/16，10)。

5. 根据权利要求1所述的分析体液的装置，其特征在于，还设有可检测所述可被磁性吸引的物体的位置的测量装置(10)。

6. 根据权利要求1到4中任一项所述的分析体液的装置，其特征在于，所述可被磁性吸引的搅拌器(5)为球体。

7. 一种用于操作根据权利要求1到6中任一项所述的分析体液的装置的方法，

其特征在于，

在至少一个所述试管中注入所述试剂和体液，所述试管安装在所述装置中，并通过所述旋转体进行至少360°的旋转，用以鉴别已经测量过的样品和/或将要进行测量的样品，对装有所述试剂和样品的试管进行培育，所述试剂通过随后的所述试管的快速旋转而引入所述反应室中，随后进行光学测量和/或磁测量。

8. 一种用于分析体液的具有多个试管(1)的试管装置，其特征在于，所述试管(1)排列成圆形，各所述试管分别具有底部(3)径向向外突出的试剂的容纳空间(2)，从所述容纳空间(2)处径向向外设置了反应室(4)，其沿轴向延伸得比所述容纳空间(2)更深，在各反应室(4)中设有球形的可被磁性吸引的搅拌器(5)。

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