CN101059404A - 液体样本收集装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液体样本收集装置领域，用于收集和指示液体样本是否足量，尤其是唾液样本。这种液体样本收集装置，包括样本收集区和与样本收集区域处于液体流通状态的指示区域，样本收集区域和指示区域的材料不同，样本收集区域主要通过化学吸附作用吸收和贮存液体，指示区域主要通过毛细作用吸附液体。指示区域还包括能通过显示颜色指示样本是否足量的指示剂。本发明取得的优点是：样本收集区域和指示区域材料不同的设置，能有效地防止液体样本回流，另外，设置有指示区域，能在液体样本收集足量时进行指示。

Description

液体样本收集装置

所属领域

本发明涉及液体样本收集装置领域，用于收集和指示液体样本是否足量，尤其是唾液样本。

相关背景技术

普通的液体样本收集，尤其是唾液收集装置，比如Varian公司的专利US 6,489,172 B1中提出的样本收集装置，包括一个收集头和收集手柄，将收集头放入被测试者的口中，取得样本后再放入检测装置进行各项检测。这种收集装置，能够简单快速的收集样本，但是存在一定缺陷：因为在收集过程中，由于吸收唾液的部位会逐渐变软，当受到外力挤压的时候容易产生唾液回流，特别是当在收集装置中放有一些化学指示试剂的时候，因为液体的回流而污染待检测的液体样本。

某些收集装置，例如US 7,114,403 B2中描述的液体收集装置，可以用于收集和储存甚至检测样本。收集部分包括一个手柄和一个收集头，收集头采用海绵或者其他任何可以吸水的材料。将收集头放入被测者的口中，一定时间以后取出，放入该装置的样本储存部件中，通过挤压将样本溶液从收集头上转移到储存部件中。

还有一种唾液样本收集和检测装置，比如US 6,998,273 B1中提出，该装置集收集和检测于一体，为了有效防止在检测过程中样本回流到收集区域，对检测结果和测试者的健康造成影响，该装置在收集区域和检测区域之间设置了一个可移动的“栅栏”装置，相当于一个开关，可以控制在收集完毕之后再使样本和检测区域达到流通状态，进行下一步的检测。

目前，在收集唾液样本的时候，存在着样本溶液可能回流的现象，给收集样本带来困难，也给测试者在心里上造成一定损害，还可能影响之后的检测反应。回流现象的产生，是由于液体在自由流通状态下，就很容易在使原本在一个方向上或者已经达到平衡状态的液体产生逆方向的流动，即回流或者逆流现象，尤其外界施加压力，比如咀嚼。为了克服现有技术存在的回流缺陷，本发明提供一种收集装置，收集装置的样本收集区域和指示区域材料不同，由于液体在不同材料之间不能相互通畅得流动，能有效的改善回流现象。

此外收集唾液样本，还存在着不确定收集的样本的含量的问题。应用于毒品检测的唾液样本，在这个问题上尤为严重，原因有两个：首先是唾液样本不像尿液血液样本丰富，吸毒者的口往往很干，在收集唾液的时候，经常需要借助刺激唾液腺产生唾液；其次是吸毒者往往有抗拒心理，不肯被检测出是吸食毒品的，所以在检测时可能存在样本量不够而导致检测失败。

发明内容

为了克服现有的液体收集装置存在回流现象以及不确定样本是否足量的缺点，本发明提供一种较为安全方便的液体样本收集装置，使收集更加简便放心，收集结果更加显而易见，检测结果更加精确。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：这种液体样本收集装置，包括样本收集区域和与样本收集区域处于液体流通状态的指示区域，样本收集区域和指示区域采用不同材料。在一个优选的方案中，样本收集区域主要由通过化学吸附作用吸收和贮存液体样本的材料组成，指示区域主要由通过毛细作用吸附液体的材料组成。构成样本收集区域的材料可以选自于聚乙烯醇(PVA)，树脂，聚丙烯酸钠交联物，丙烯酸-乙烯酸共聚物，丙烯腈聚合皂化物或乙烯醇之一或几种的组合；指示区域的材料选自于滤纸，玻纤，无纺布或醋酸纤维之一或几种的组合。一个更加优选的方案就是构成样本收集区域的材料为发泡聚乙烯醇。

样本收集区域主要通过化学吸附的原理吸收液体样本，通过材料间氢键和范德华力的作用把液体和亲水物质结合在一起。构成样本收集区域的材料，是亲水性，吸水性以及保水性比较好的材料，同时液体又容易被挤压出来。比如一些超强吸水高分子材料等，也称高吸水性树脂，超强吸水剂或高吸水性聚合物，包括聚乙烯醇(PVA)，树脂，聚丙烯酸钠交联物，丙烯酸-乙烯酸共聚物，丙烯腈聚合皂化物，乙烯醇，都是具有优异吸水能力和保水能力的新型功能高分子材料。这些材料在吸水过程中，首先由极少的毛细吸附和分散作用吸水，然后通过氢键以及亲水基团间范德华力的作用，亲水基团离解，离子之间的静电排斥力使亲水基团的网络扩张，网络内外产生渗透压，水分进一步渗入。随着吸水量的增大，网络内外的渗透压趋向于零，而亲水基团网络扩张的同时，其弹性收缩力也在增加，逐渐抵消阴离子的静电排斥，最终达到吸水平衡。其中尤其是聚乙烯醇类的高分子材料，吸水倍率虽然不高，但是吸水速度比较快，2-3分钟内即可达到饱和吸水量的一半。构成样本收集区域的材料，还可以是海绵，琼脂糖，壳多糖之类的淀粉类天然高分子产物或纤维素类天然高分子产物或多糖类天然高分子产物或蛋白质类天然高分子产区等。这种材料构成的吸水区域不仅可以容易吸取大量的液体，同时当受到外力挤压的时候，液体很容易被挤压出来进行检测化验。

指示区域主要通过毛细作用吸附液体。能产生毛细现象的材料，由细管和狭缝组成，细管和狭缝越小，毛细现象越明显。指示区域和上述的样本收集区域吸收液体的原理不一样，指示区域主要通过毛细吸附到达吸水的状态。毛细现象的驱动力的物理本质是液体的表面张力。从表面热力学的原理来看，当液体和固相表面接触的时候，液体就会在固体表面上铺展，原本的固-气界面(干燥的指示区域和外界)被固-液(干燥的指示区域和样本收集区域中的液体)和液-气(样本收集区域中的液体和外界)界面取代，极限情况下液体可以单分子层分散在固体表面上，达到固相倍润湿的状态，其根本原因是固-气界面张力大于固-液界面张力的缘故。指示区域的材料可以有滤纸，玻纤，醋酸纤维或无纺布等具有毛细现象的物质构成，这些材料本身分子间的距离非常小，分子内的距离也很小，材料紧致。由于表面张力的存在，在样本收集区域达到饱和状态时，当液体与指示区域接触时，由于毛细作用而带动液体向指示区域流动，达到润湿指示区域的目的。

当收集样本的区域被挤压出液体的时候，由于收集区域储藏的液体流出后，剩余的空间还可以吸取多余的样本，由于现有技术构成指示区域的材料和收集区域的材料一样，这样存在于指示区域的液体就会回流到收集区域来，这样指示区域上的试剂就会污染样本使检测结果不准确。利用本发明的技术方案，由于指示区域主要由依靠毛细作用吸附液体的材料构成，被吸附在指示区域上的液体几乎不能被收集区域吸收，因此不产生回流现象。

样本收集区域和指示区域采用的材料不同，在本发明中不仅仅包括两种不同材质的材料，还包括同种材质但是材质之间的孔隙大小的不同的材料，比如同样为滤纸，样本收集区域采用吸水性强的，孔隙大的材质，而指示区域采用孔隙较小的材质，当液体充满处于液体流通状态的两种材质时，由于孔径大小的不同，滞留液体的能力也不同，液体不会随意在两种材质之间互相流动，这样可以达到液体不回流的效果。样本收集区域可以采用吸水性强的材料，能有效得滞留样本，并且采用比较简单的方法，比如挤压等，就可以将样本从收集区域转移出来，用于检测。

样本收集区域的材料可以是聚乙烯醇，也可以是泡沫塑料，还可以是棉纤维、海绵，还可以是EVA树脂等具有吸水性的材料。

在另一个实施方案中，液体样本收集装置指示区域包括有能通过显示颜色指示样本是否足量的指示剂。显示颜色的方式有多种，可以通过物理的方式，如可以是染料结合的方法，也可以通过化学反应到达指示目的，比如利用硫氰酸钾和三价铁离子的反应，出现深红色的颜色反应。如果用于唾液样本收集，还可以通过在指示区域上设置淀粉酶底物，在唾液样本达到指示区域时唾液中的淀粉酶与其底物的作用来判断是否足量，起到指示作用。

在另一个实施方案中，液体样本装置中显示颜色的物质包括食用色素。食用色素可以是天然色素，也可以是合成色素，包括桅子黄、桅子兰，氧化铁(黑)等。天然色素使用安全性高，但由于提取成本高，故其使用成本较高。而合成色素有着色泽鲜艳、着色力强、稳定性较好、宜于调色和复配，价格低的优点，故其应用较为普遍和广泛。在本发明的应用中，要基于以下几个原则选取食用色素作为指示剂，首先，颜色变化要明显，比如可以从白色或者透明色变成蓝色，应避免黄色，红色等令人不愉快的颜色。其次，指示剂性质稳定，颜色变化能够维持足够长的时间，要保证使用时可以持续观察到检测被正确执行，应该避免感光等性质。第三，采用的指示剂要安全，对人体没有毒副作用。第四，采用的指示剂不会对样本检测的结果产生影响，不干扰样本中原先的成分。

在另一个实施方案中，所述的液体样本收装置，指示区域包括一着色材料，该材料至少部分被一基本不透明层所覆盖，当有液体存在时，所述不透明层变得透明清楚从而使所述的着色材料能够被观察到。这里所述的着色材料可以包括带食用色素的部件，带颜色的吸水材料。当样本通过收集区域到达指示区域时，覆盖在着色材料上的不透明层被浸润，使用者可以通过颜色的改变停止收集样本的操作，明确样本收集量已经足够用于其他检测反应，进行下一步操作。

在另一个实施方案中，所述的液体样本收装置，指示剂包括PH剂。在指示区域上载入带有PH剂的材料，比如PH试纸，根据液体样本的PH值不同。正常人体中，唾液的PH值大约在7左右，进食后略微偏酸，尿液的PH值在5-7之间，血液的PH值在7.35左右。在收集唾液时，样本通过毛细作用到达指示区域，位于指示区域上的PH试纸接触样本后，由原先的黄色被浸润成草绿色，发生颜色变化，达到指示作用。

在另一个实施方案中，液体样本收集装置包括由发泡聚乙烯醇构成的样本收集区域，与样本收集区域处于液体流通状态的指示区域，该指示区域包括由滤纸构成的吸水垫和食用色素构成的指示剂。在食用色素上可以覆盖一层膜，在湿润时能使食用色素被显现。该装置还可以包括一个手柄，手柄上设置有观察结果的窗口，通过毛细作用，使食用色素被带动顺着液体流动的方向而流动，最终在结果区域被观察到。观察结果的窗口，可以是小孔，也可以通过采用透明的材质达到观察结果的目的。

在另一个实施方案中，液体样本收集装置包括由发泡聚乙烯醇构成的样本收集区域，与样本收集区域处于液体流通状态的指示区域，该指示区域包括由滤纸构成的吸水垫和温度敏感材料构成的指示剂。温度敏感材料可以是聚酰胺组合物组成的聚合物。由于液体样本刚从人体中分离出来时是带有温度的，所以在短时间内，指示区域上温度敏感的材料可以感知温度的变化，在理化性质上发生改变，达到指示足量的结果。

在另一个实施方案中，液体样本收集装置上的指示区域包括一试剂条。试剂条包括样本接受区域，标记区域，结果控制区域和样本贮留区域。试剂条的样本接受区域可与样本收集区域互相搭接，液体能在二者之间流通。液体样本通过样本收集区域，达到接受区域，由于毛细作用液体样本能够继续被引流，到达指示区域。指示区域内的指示剂在遇到液体样本时，可以在结果控制区域显示液体样本已经到达指示区域，从而表明液体样本已经足量用于检测。指示区域和结果控制区域可以是同一处，也可以是结果控制区域位于指示区域的下游。位于上游位置的指示区域中可含有可移动的指示剂，在样本溶液到达指示区域时，由于毛细作用，带动可移动的指示剂到达结果控制区域，显示样本足量。样本贮留区域的功能是将多余液体样本溶液和指示剂滞留在其中。

本发明取得的有益效果是：1.收集区域和检测区域的材料不同，能有效得防止回流现象，特别是当指示区域上还有指示试剂的时候，由于液体不能回流而污染收集区域上的液体样本2.在收集样本时，能根据指示区域的颜色变化推断样本的量是否能达到检测的要求，保证检测的准确性。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的爆炸分解结构示意图；

图3是本发明指示区域的爆炸结构示意图；

图4是本发明使用前的示意图；

图5是本发明使用后的示意图；

图6是本发明另一实施例的平面结构示意图。

附图标记说明：手柄1，窗口11，底盘12，空腔13，指示区域2，吸水垫一末端21，吸水垫另一末端22，覆盖膜23，指示剂24，吸水垫25，样本收集区域3，样本收集区域一端31。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明的实施例子来进行详细的说明。这些具体的实施例子仅仅是在不违背本发明精神下的有限列举，并不排除本领域的一般技术人员把现有技术和本发明结合而产生的其他具体的实施方案。

实施例1：这种液体样本收集装置，包括由发泡聚乙烯醇构成的样本收集区域3、指示区域2和手柄1，指示区域的一末端21与样本收集区域3连接，另一端22位于手柄中的一端开口的空腔13内。手柄1上还包括一个窗口11以及一个连接样本收集区域3的底盘12。指示区域2包括覆盖膜23，指示剂24和吸水垫25。指示剂24由食用色素构成。液体样本可以被样本收集区域3吸收，然后通过吸水垫25达到指示剂24上，样本溶液在指示区域与指示剂混合并带动指示剂继续向吸水垫25的另一端流动，进一步浸透覆盖膜23。由于手柄1上开有窗口11，当有颜色显示在窗口11上的时候，可以认为液体唾液样本收集已经足量，可用于下一步检测。

样本收集区域

样本收集区域3和指示区域2的连接，采用直接连接或者间接连接的方式。直接连接，是指示区域吸水垫25的一末端21直接插入样本收集区域中，这样，在唾液样本在样本收集区域3中达到一定量的时候，就可以通过吸水垫的末端21将样本溶液通过毛细作用牵引到指示区域2，从而起到显示样本是否足量的作用。间接连接，可以通过其他吸水材料，将样本收集区域3引导到该吸水材料上，再通过该吸水材料和吸水垫25的连接作用，把样本通过毛细作用引导到指示区域，简单的说，就是在样本收集区域3和指示区域2之间搭接上一个吸水材料，起到液体流通的作用。

样本收集区域3与指示区域2的吸水垫材料不同，样本收集区域3采用发泡聚乙烯醇为主要材料，该材料具有白色开空结构，干时质硬，吸水后质地柔软具有弹性，不易受细菌破坏，可消毒，聚乙烯醇分子有大量的羟基，具有明显的亲水性，此外，该材料保水性极好，液体吸满也不会滴出，比较适合口腔唾液的收集。在该材料中，还可以添加一些能促使人分泌唾液的化学成分，但对样本检测不会发生影响的物质，比如柠檬酸等。添加此类物质可以刺激被检测者的唾液腺，尤其是因为吸毒而口比较干的测试者，以便于样本的足量收集。

在实际操作过程中，发泡聚乙烯醇材料在接触液体时，在氢键和范德华力的作用下，被吸收的液体分子和聚乙烯醇分子互相交联在一起，存在于该材料的分子间隙中。发泡聚乙烯醇在被润湿后变得柔软有弹性，具有极好的保水性能。在样本收集区域3中的液体达到饱和状态时，位于样本收集区域3顶部的吸水垫25一端与样本收集区域内的液体样本接触，通过分子扩散的形式到达吸水垫。吸水垫25由滤纸构成，滤纸内部具有多条细管，细管之间的间距也非常小，是毛细作用的形成的必要条件。在样本收集区域3上的液体的表面张力在滤纸的毛细管中形成一个凹液面，这个凹液面对下面的液体施以压力，使得液体沿管壁上升，当向上的拉力跟滤纸的毛细管内液柱所受的重力相等时，管内的液体停止上升，达到平衡。滤纸内的毛细管众多，互相平行交联，形成一个网络通道，使得液体在短时间内持续不断得上升，直至将吸水垫完全浸润。在上述过程中，由于指示剂24处于吸水垫25的某一位置，随着毛细作用液体上升的过程中，指示剂24也与液体样本接触，被浸润，最终显示指示结果。当挤压样本收集区域3的时候，由于滤纸的毛细吸附作用，存在于滤纸上的液体不会被样本收集区域吸收，从而存在于滤纸上的化学指示试剂不会随液体回流到样本收集区域来污染液体样本。

指示区域

指示区域2包括吸水垫25、指示剂24和覆盖膜23。

吸水垫25的材料为滤纸。吸水垫25具有良好的吸水功能和引流功能，样本溶液可以通过毛细作用很容易得从吸水垫的一端21达到另一端22。由于吸水垫25的存在，还可以对样本收集区域3产生一个额外的牵引力，使液体样本的往一个方向流动。吸水垫的一末端21直接插入样本收集区域顶端31的吸水材料中，液体样本可以在充满样本收集区域3之后顺着末端31达到吸水垫25。指示剂采用食用色素，主要考虑食用色素在原料上比较容易获得，而且价格低廉，在工业上比较容易实现。指示剂24可以放置在吸水垫25的某一位置，也可以被一吸水材料浸泡后放置在吸水垫25上。位于吸水垫25某一位置的食用色素，可以在唾液样本流经的时候被溶解，渗透出覆盖膜23，从而通过手柄1上的窗口11可见。也可以是根据液体流动的方向一起流动，在吸水垫25的其他部位显示颜色。

手柄

手柄1包括窗口11，底盘12和一端开口的空腔13。窗口11设置在手柄1上，窗口11的大小形状不受限制，能观察到颜色变化即可。底盘12的作用是连接和固定样本收集区域3，底盘12上可以设置有搭扣将样本收集装置3固定在手柄1的一端，也可以通过沾粘的形式将样本收集区域1粘在底盘12上，比如采用胶水。底盘12的中心为手柄内通道13的入口，指示区域2可以被放置在该通道13内，并且吸水垫的一端22也可以通过该通道13和样本收集区域3连接。

实施例2：这种液体样本收集装置，包括样本收集区域3、指示区域2和透明的手柄1，指示区域的一末端21与样本收集区域3连接，另一端22被包含在手柄中的一端开口的空腔13内。手柄1上还包括一个连接样本收集区域3的底盘12。指示区域2包括覆盖膜23，染料24和吸水垫25。唾液样本可以被样本收集区域3吸收，然后通过吸水垫25达到指示区域2上，样本溶液在指示区域2将染料溶解并带动染料继续向吸水垫25的另一端流动。染料24由于液体样本的流动可以被冲到手柄空腔13的另一个封闭末端，在透明的手柄1上可以显示颜色，可以认为液体样本收集已经足量，可用于下一步检测。

实施例3：这种液体样本收集装置，包括样本收集区域3，指示区域2和手柄1。与样本收集区域3处于液体流通状态的指示区域2包括由滤纸构成的吸水垫25和PH试纸24。由于人体体液的各种PH值不同，在液体到达PH试纸24时，能因为酸碱度的不同呈现不同的颜色，达到指示结果的作用。足量收集的结果通过手柄1上的窗口11被读得。

实施例4：这种液体样本收集装置，包括由淀粉酶底物构成的指示剂。淀粉酶底物是某一在干燥时无色，在浸润时显示颜色的物质，该物质遍布整条吸水垫25。当被唾液浸润以后，唾液中的淀粉酶与之作用，出现蓝色显色反应。

以唾液收集为例，表述本发明在收集时的操作过程：

1.将该收集装置的样本收集区域放入被测试者口中，在唾液样本被吸收的过程中，测试者可以感觉到样本收集区域逐渐变软，充满唾液，但不会滴出。

2.观察指示区域，若出现颜色变化，则说明样本收集已经足量。

3.取出收集装置，用于下一步储存样本或者检测分析。

Claims (11)

1.一种液体样本收集装置，包括样本收集区和与样本收集区域处于液体流通状态的指示区域，其特征在于：样本收集区域和指示区域的材料不同。

2.如权利要求1所述的液体样本收集装置，其特征在于，所述样本收集区域主要通过化学吸附作用吸收和贮存液体，指示区域主要通过毛细作用吸附液体。

3.如权利要求1或2所述的液体样本收集装置，其特征在于，组成样本收集区域的材料选自于聚乙烯醇，树脂，聚丙烯酸钠交联物，丙烯酸-乙烯酸共聚物，丙烯腈聚合皂化物或乙烯醇之一，组成指示区域的材料选自于滤纸，玻纤，无纺布或醋酸纤维之一。

4.如权利要求1或2所述的液体样本收集装置，其特征在于，样本收集区域的材料是发泡聚乙烯醇。

5.如权利要求1所述的液体样本收集装置，其特征在于，所述的指示区域包括能通过显示颜色指示样本是否足量的指示剂。

6.如权利要求5所述的液体样本收集装置，其特征在于，所述的指示剂包括食用色素或PH剂。

7.如权利要求1所述的液体样本收集装置，其特征在于，所述的样本收集区域由发泡聚乙烯醇构成，与样本收集区域处于液体流通状态的指示区域包括由滤纸构成的吸水垫和能够指示样本是否足量的指示剂。

8.如权利要求7所述的液体样本收集装置，其特征在于，所述的指示剂包括食用色素。

9.如权利要求1所述的液体样本收集装置，其特征在于，所述的样本收集区域由发泡聚乙烯醇构成，与样本收集区域处于液体流通状态的指示区域包括一试剂条，该试剂条包括由滤纸构成的吸水垫和食用色素构成的指示剂，液体样本收集装置还包括具有空腔的手柄，该试剂条位于手柄的空腔内。

10.如权利要求9所述的液体样本收集装置，其特征在于，所述的手柄是透明的。

11.如权利要求9所述的液体样本收集装置，其特征在于，所述的手柄上包括有可观察指示结果的窗口。

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