CN101437615A - 用于诊断化验的试样盒 - Google Patents

Abstract

提供用于接收试样的试样盒，试样包括但不限于血液、尿液等。试样盒包括用于从试样容器接收试样的输入端口或接口。第一室与输入端口流体连通。流动单元与第一室流体连通。流动单元包括至少一种试剂。试剂可以是定标剂、含反应物的流体、不含反应物的流体、试样等。压力端口构造成联接到压力源，压力源包括但不限于注射器泵等。还设有输出端口。试样盒构造成以密封方式保持流体。

Description

用于诊断化验的试样盒

技术领域

本发明一般地涉及诊断化验，更具体地涉及用于在诊断化验中收集和处理试样的试样盒.

背景技术

定量测量很多种生理活性化合物的能力作为诊断和治疗的辅助是重要的。医疗产业正变得越来越依赖于测量生理流体中的各种实体的能力，以便确定个体的健康状况、药物的剂量水平、非法药物的使用、基因序列等等。

对一种或多种被分析物的生理试样的诊断化验通常需要临床试验判断。但是，对能够在医生诊所和家中进行化验判断正越来越关注。

血液常是诊断患者健康或监测已对患者所施用药物的疗效的试样来源。使用血液有许多困难，例如迅速凝结、大量光吸收和荧光物质的存在、成分的偏差、易产生与化验中所用试剂相关的变化、以及含氧或无氧的偏差。已经使用许多方法来减小这些可能的后果，例如高稀释、添加抗凝结剂以及将血液分离成血浆和其细胞成分。

通常，使用例如真空管或注射器的血液收集容器。将试样输送进行化验需要将血液从收集容器转移到化验装置。该转移增加了与临床医生的危险接触以及样品变化的危险性。

各种光度计在商业上可用于测量中液体试样的光吸收。这种装备的示例是MR 600微板读取器(Dynatech Laboratories，Inc.，Alexandria，Va.)和Vmax动态微板读取器(Molecular Devices，PaloAlto，Calif.)。

需要改进的生理试样的诊断化验装置。还需要改进的试样盒以获得和提供用于试样分析的场所。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种以密封方式保持流体的试样盒。

本发明的另一目的是提供一种试样盒，其构造成通过移除试样容器的塞子但不使塞子和试样容器主体分离来直接从试样容器移除试样。

本发明的另一目的是提供一种具有光学读取区域的试样盒，该光学读取区域具有一定的柔性以在试样盒位于检测装置处时提供光学读取区域相对于检测装置的正确定位。

本发明的另一目的是提供一种具有至少一个提供湍流的室的试样盒。

本发明的另一目的是提供一种产生试样计量流的试样盒。

本发明的另一目的是提供一种产生将试样与缓冲剂分隔的间隙的试样盒。

本发明的这些和其它目的以用于接收试样的试样盒实现。输入端口从试样容器接收试样。第一室与所述输入端口流体连通。流动单元与所述第一室流体连通。流动单元包含至少一种试剂。压力端口构造成联接到压力源。设有输出端口。试样盒构造成以密封方式保持流体。第一传感器与所述输出端口相邻。第二传感器与所述流动单元相邻。所述第一传感器向所述第一室提供等分试样，而所述第二传感器构造成对通过所述流动单元的流体流动提供控制。

在本发明的另一实施例中，试样盒包括构造成接纳具有塞子和试样容器主体的试样容器的流入端口和流出端口。所述流入端口和流出端口构造成通过移除试样容器的塞子而不使塞子和试样容器主体分离来直接从所述试样容器移除试样。第一室与所述输入端口流体连通。流动单元与所述第一室流体连通。流动单元包含至少一种试剂。压力端口构造成联接到压力源。包括输出端口。

在本发明的另一实施例中，试样盒具有流入端口和流出端口。第一室与所述输入端口流体连通。流动单元与所述第一室流体连通。流动单元包含至少一种试剂。压力端口构造成联接到压力源。设有输出端口和光学读取区域。所述光学读取区域具有柔性以在所述试样盒位于检测装置处时提供所述光学读取区域相对于所述检测装置的正确定位。

在本发明的另一实施例中，试样盒具有流入端口和流出端口、与所述流入端口流体连通的第一室、以及与所述第一室流体连通的流动单元。流动单元包含至少一种试剂并提供湍流。压力端口设置和构造成联接到压力源。还设有输出端口。

在本发明的另一实施例中，试样盒具有流入端口和流出端口、与所述流入端口流体连通的第一室、以及与所述第一室流体连通的流动单元。流动单元包含至少一种试剂并提供湍流。压力端口设置和构造成联接到压力源。设有试样和缓冲剂输出端口。试样被计量以提供分离试样和缓冲剂的间隙。

在本发明的另一实施例中，提供了一种进行生理试样的诊断化验的方法。试样盒接收试样，并包括联接到流动单元的第一室。第一传感器用于向所述第一室提供等分试样。第二传感器用于对通过所述流动单元的流体流动提供控制。

附图说明

图1是本发明的试样盒的一个实施例的示意图。

图2a-c是本发明的试样盒的另一实施例的示意图。

图3a-b是本发明的试样盒的另一实施例的示意图。

图4a-d是本发明的试样盒的另一实施例的示意图。

图5a-b是本发明的试样盒的另一实施例的示意图。

具体实施方式

如图1所示，在本发明的一个实施例中，提供试样盒10用于接收试样，该试样包括但不限于血液、尿液等。试样盒10包括用于从试样容器14接收试样的输入端口或接头12。第一室16与输入端口12流体连通。流动单元18与第一室16流体连通。流动单元18包含至少一种试剂。该试剂可以是定标剂(calibrant)、含反应物的流体、不含反应物的流体、试样等。压力端口20构造成联接到压力源22，该压力源包括但不限于注射器泵等。还设置了输出端口24。试样盒10构造成以密封方式保持流体。在一个实施例中，试样容器14构造成通过使用管抽取器移除，而不必将塞子和试样容器主体分离。在移除试样容器后，管抽取器可以保持在伸出位置。

第一传感器26与输出端口相邻。第二传感器28与流动单元18相邻。第一传感器26向第一室16提供等分试样，而第二传感器28对通过流动单元18的流体流动提供控制。第二传感器28修改压力来控制通过流动单元18的流体流。传感器26和28可以是各种类型的传感器，包括但不限于光电传感器、电荷耦合器件、光电检测器或阵列、PMT、CMOS等。传感器26和28可以联接到数字图像处理电路。传感器26和28可以用于检测流动单元18中试样的变化，例如光学、电、机械的变化等等。这种光学变化包括但不限于光反射特性、光吸收特性和荧光特性。电的变化包括但不限于电导、电容、阻抗、磁扰等。传感器26和28可以是联接到数字图像处理电路的电荷耦合器件(CCD)光电检测器阵列，并包括位于CCD光电检测器前方的光束聚焦透镜。

现在参照图2a-c，试样盒110包括相应的流入端口112和流出端口114，这两个端口构造成接纳具有塞子118和试样容器主体120的试样容器116。流入端口112和流出端口114构造成通过移除塞子118而不使塞子118和试样容器主体120分离来直接从试样容器116移除试样。在试样容器主体120与塞子118一起被拉动时移除塞子118。在移除试样容器116的试样期间，由于从试样容器116移除试样而产生的摩擦基本全施加在塞子118而非试样容器主体120上。

第一室122与流入端口112流体连通。流动单元124与第一室122流体连通。流动单元124包含至少一种试剂。压力端口126被设置和构造成联接到压力源128，该压力源128同样可以是注射器泵等。设有输出端口130。

试样盒110直接从试样容器116移除试样。

输出端口130包括使流体通过最小化的材料。输出端口130可以包括疏水材料。试样盒110的主体可以包括层状元件132和模制元件134。层状元件132和模制元件134为试剂存放和混合提供足够的试样盒体厚度。

试样盒112具有足够的尺寸以允许插入和移除试样容器116。试样容器116可以是血液管。在一个实施例中，试样盒110提供干湿成分的隔离。

在图3a-b所示的另一实施例中，试样盒212包括流入端口214和流出端口216。第一室218与流入端口214流体连通。流动单元220与第一室218流体连通。流动单元220包含至少一种试剂。压力端口222被构造成联接到压力源224，该压力源224同样可以是注射器泵。设有输出端口226。光学读取区域228具有一定的柔性以在试样盒位于检测装置处时提供光学读取区域228相对于检测装置230的正确定位。

在图4a-d所示的另一实施例中，试样盒310包括流入端口312和流出端口314。第一室316与流入端口312流体连通。流动单元318与第一室316流体连通。流动单元318包含至少一种试剂。流动单元318构造成提供湍流。压力端口320被构造成联接到压力源322。设有输出端口324。流动通道324在流动中提供不大于10％的控制偏差。

包括流体运动源326来通过泵送、重力、离心力和气动中至少一种方法提供流体运动。流动单元318在流体的流路中提供对流动的至少部分阻挡。流动单元318可以是涡流。流动单元318可以包括至少一种反应结合配合体(reactive binding partner)，包括但不限于抗体等。反应结合配合体可以是能够专门直接或间接结合被分析物的任何物质。

反应抗体可以位于流动单元12的表面上、在流动单元12的流路中(其形式可以是位于膜上)、在流路中固定的颗粒上等等。反应结合配合体可以固定在流路中。为便于光学检测，可以包括一种或多种染料并与反应结合配合体混合。可以用其它非干扰添加剂来辅助电子和其它感测手段。可以利用包括具有不同特性的染料基线图像数据。作为示例而非限制，这些不同特性可以是在强度、频率、磁场或其它可测量性质方面的不同。

试样溢流室330接收流过具有固定抗体的区域的流体。试样溢流室330联接到流动单元318。

在图5a-b所示的本发明另一实施例中，试样盒410包括流入端口412和流出端口414。第一室416与流入端口412流体连通。流动单元418与第一室416流体连通。流动单元418包含至少一种试剂并构造成提供湍流。设有缓冲剂室420。压力端口422被构造成联接到压力源424。还设有试样输出端口424和缓冲输出端口426。试样被计量以提供分离试样和缓冲剂的间隙。该间隙可以是气隙。在一个实施例中，该气隙是5到200微升。

流入端口412与试样容器相配。注射器泵可以设置和构造成在试样容器中产生压力并使物质前进离开试样容器而进入试样盒410。

在一个实施例中，包括完整的血液过滤器428，其使血浆进入计量的流动通道430。可以包括多层基体432。多层基体432可以包括不可渗透层、密封层以及位于不可渗透层和密封层之间的吸水层。双面粘合剂可以位于密封层的顶表面上。至少一个访问端口延伸穿过密封层到达吸水层。

试样盒410可以包括混合配对物与试样的精确流动室434。通过非毛细管作用流入精确流动室434。作为示例而非限制，从精确流动室434泄压以提供进入精确流动室434的流动。在一个实施例中，电磁阀436提供基本即时的流动中断。

溢流室438限制精确流动室434中的反向流动。溢流室438减少了试样盒410中的污染。被动门440可以被设置和联接到缓冲剂室420，并构造成限制到试样盒410的非选择区域的流动。

试样盒10、110、210、310和410总体称为试样盒510。所有的试样盒都可以包括传感器26和28。

示例1

在此示例中，试样盒510包括与流动单元相同的测量室。监测装置直接监测并产生信号，该信号指示试样或试剂中至少之一引入到测量室和从测量室出来。逻辑资源接收该信号并对试样引入测量室和从测量室出来的时刻进行比较。这产生了对试样在测量室中有效反应的时间点的确认。反应的有效性由已确定足够进行完全充分反应的时帧中两种或多种试剂的并置来限定。

示例2

在此示例中，试样通过各种方法引入试样盒510中，这些方法包括但不限于层流、吸收，利用泵送力(位移，或者正或者负的压力)、重力、离心力、气动运动等等。可以利用各种传感器，包括但不限于光电传感器、电荷耦合器件、光电检测器或阵列、PMT、CMOS等。传感器联接到数字图像处理电路。传感器用于检测测量室中试样的变化。这种光学变化包括但不限于光反射特性、光吸收特性和荧光特性。电的变化包括但不限于电导、电容、阻抗、磁扰等。传感器可以是联接到数字图像处理电路的电荷耦合器件(CCD)光电检测器阵列，并包括位于CCD光电检测器前方的光束聚焦透镜。

示例3

在此示例中，能量源产生与测量室相互作用的能量输出。传感器定位成接收输出，该输出可以是光强、波长测量值、电容测量值、电导测量值、阻抗和/或磁场等等。监测装置可以包括能量源和/或传感器。监测装置可以直接监测测量室内的事件进展。此测量室内的事件进展包括但不限于试样引入、定标剂引入、试样冲洗、定标剂位移、试剂引入等。

示例4

在此示例中，监测装置提供试样对机械变化的响应的指示。这种机械变化可以包括但不限于泵产生试样或试剂流动的运动、气动运动、测量室中反应区的运动、测量室的运动、相对于测量室中副反应的机械响应、测量室中流体进入或位移的感测等等。

示例5

在此示例中，监测装置检测测量室中的变化，并响应于这些变化确定测量室中试样、试剂或定标剂中至少之一是否有足够的量。

示例6

在此示例中，测量室是有或没有基体的固相标记混合室。基体可以包含用于与试样结合的带标记试剂。结合剂可以在室壁上或在基体中，该基体可以是玻璃纤维结构。玻璃纤维用于固定的固相抗体.玻璃纤维允许使用更大的表面积并且可以更容易地迫使试样通过该类型的结构。流体接触可以通过使流动停止而延长，或者可以通过增大流速或流过曲折的路径以最大化试样/标记混合相互作用而改善混合。

示例7

在此示例中，试样盒510包括精确尺寸的流动通道，该流动通道以由可以加速的流体运动源所施加的力精确控制的速率从测量室接收流体。精确的控制导致流速小于10％的偏差，由此导致基于泵送机构控制的通过精确流动通道的经过时间。精确控制可以利用控制流速、施加到流体的力等等的装置和方案来实现。流动通道引向流动控制室。从流动控制室，流体试样流入固定抗体基体。基体联接到试样溢流室。使用出口来提供抽吸以抽或拉动流体，从而使其流过试样盒510。透明膜窗口覆盖精确流动室和基体。该透明窗口使得能够检测来自基体的荧光或其它指示。所用的其它指示可以包括但不限于颜色、磁特性变化、化学发光等等。

示例8

在此示例中，使用通过混合基体的精确泵送流将带标记的抗体完全与试样混合。所得到的混合物被泵送到流动通道，其中在流体运动源的控制下以精确速率流动，以控制试样中所含被分析物与带标记抗体的结合。

示例9

在此示例中，流体快速流入混合室并在测量室自身中较慢地流动。流体流过精确流动通道的时间是在试样中的抗原结合到带标记抗体时。这被精确控制以允许充分的培育时间。其以非常慢的速率流过精确流动通道。流速约2-15ul/秒。

示例10

在此示例中，在退出精确流动通道时，混合物由流体运动源迫使进入一个室，在该室中由于湍流而发生进一步的混合以确保一致性。该室构造成迫使反应的混合物流入测量室，该测量室在高表面积基体上包含固定抗体。反应的混合物在与其中的物质紧密接触的情况下流过基体，这些物质例如但不限于固定抗体。在精确流动步骤中已结合到带标记抗体的试样中的被分析物附加地结合到固定抗体。基本没有任何带标记物质的其它试样随后被迫使通过基体，以在荧光区中减少任何非特定的结合。例如通过泵送作用使多余的混合和未混合的试样运动进入空的试样溢流室。

示例11

在此示例中，在混合的试样/标记流过固定抗体室后，引入冲洗缓冲剂以完全移除试样/标记，通过这样减小了背景干扰。或者，试样直接通过直接注入端口流入固定抗体室。缓冲剂被泵送通过标记混合室，并承载标记通过标记注入端口而进入固定抗体室。

给出以上对本发明各个实施例的说明来进行解释和说明。其不是穷尽的或将本发明限制为所公开的精确形式。显然，本领域技术人员将很清楚许多修改和变化。本发明的范围应由以下权利要求及其等同方案限定。

Claims (60)

1.一种用于接收试样的试样盒，包括：

用于从试样容器接收试样的输入端口；

与所述输入端口流体连通的第一室；

与所述第一室流体连通的流动单元；

构造成联接到压力源的压力端口；

输出端口，其中所述试样盒构造成以密封方式保持流体；以及

与所述输出端口相邻的第一传感器和与所述流动单元相邻的第二传感器，所述第一传感器向所述第一室提供等分试样，而所述第二传感器构造成对通过所述流动单元的流体流动提供控制。

2.根据权利要求1所述的试样盒，其中所述第二传感器修改压力以控制通过所述流动单元的流体流动。

3.根据权利要求1所述的试样盒，其中所述流动单元包括至少一种流体。

4.一种用于接收试样的试样盒，包括：

构造成接纳具有塞子和试样容器主体的试样容器的流入端口和流出端口，所述流入端口和流出端口构造成通过施加压力来直接从所述试样容器移除试样而不移除所述塞子；

与所述流入端口流体连通的第一室；

与所述第一室流体连通的流动单元；

构造成联接到压力源的压力端口；以及

输出端口。

5.根据权利要求4所述的试样盒，其中所述试样容器构造成通过使用管抽取器移除，而不用使所述塞子和所述试样容器主体分离。

6.根据权利要求5所述的试样盒，其中在移除所述试样容器后，所述管抽取器保持在伸出位置。

7.根据权利要求4所述的试样盒，还包括：

与所述输出端口相邻的第一传感器和与所述流动单元相邻的第二传感器，所述第一传感器向所述第一室提供等分试样，而所述第二传感器构造成对通过所述流动单元的流体流动提供控制。

8.根据权利要求4所述的试样盒，其中在与所述塞子一起拉动所述试样容器主体时移除所述塞子。

9.根据权利要求4所述的试样盒，其中在移除所述试样容器的试样的过程中，由于从所述试样容器移除试样而产生的摩擦基本全施加在所述塞子而非所述试样容器主体上。

10.根据权利要求4所述的试样盒，其中所述试样盒直接从所述试样容器移除试样。

11.根据权利要求4所述的试样盒，其中所述输出端口包括使流体通过最小化的材料。

12.根据权利要求4所述的试样盒，其中所述输出端口包括疏水材料。

13.根据权利要求4所述的试样盒，其中所述试样盒的主体包括层状元件和模制元件。

14.根据权利要求13所述的试样盒，其中所述层状元件和模制元件为试剂存放和混合提供足够的试样盒主体厚度。

15.根据权利要求4所述的试样盒，其中所述试样盒具有足够的尺寸以允许插入和移除所述试样容器。

16.根据权利要求11所述的试样盒，其中所述试样容器是血液管。

17.根据权利要求4所述的试样盒，其中所述试样盒提供干湿成分的隔离。

18.一种用于接收试样的试样盒，包括：

流入端口和流出端口；

与所述流入端口流体连通的第一室；

与所述第一室流体连通的流动单元；

构造成联接到压力源的压力端口；

输出端口；以及

光学读取区域，所述光学读取区域具有柔性以在所述试样盒位于检测装置处时提供所述光学读取区域相对于所述检测装置的正确定位。

19.根据权利要求18所述的试样盒，还包括：

与所述输出端口相邻的第一传感器和与所述流动单元相邻的第二传感器，所述第一传感器向所述第一室提供等分试样，而所述第二传感器构造成对通过所述流动单元的流体流动提供控制。

20.一种用于接收试样的试样盒，包括：

流入端口和流出端口；

与所述流入端口流体连通的第一室；

与所述第一室流体连通的流动单元，所述流动单元构造成提供湍流；

构造成联接到压力源的压力端口；

输出端口。

21.根据权利要求20所述的试样盒，还包括：

与所述输出端口相邻的第一传感器和与所述流动单元相邻的第二传感器，所述第一传感器向所述第一室提供等分试样，而所述第二传感器构造成对通过所述流动单元的流体流动提供控制。

22.根据权利要求20所述的试样盒，还包括：

在流动中提供不大于10％的控制偏差的流动通道。

23.根据权利要求20所述的试样盒，还包括：

通过泵送、重力、离心力和气动中至少之一提供流体运动的流体运动源。

24.根据权利要求20所述的试样盒，其中所述流动单元在流体的流路中提供对流动的至少部分阻挡。

25.根据权利要求20所述的试样盒，其中所述流动单元是涡流。

26.根据权利要求20所述的试样盒，其中干试剂位于所述流动单元的壁上。

27.根据权利要求19所述的试样盒，其中干试剂被喷射在所述流动单元的壁上。

28.根据权利要求20所述的试样盒，其中固定抗体位于固定抗体室中。

29.根据权利要求20所述的试样盒，还包括：

试样溢流室，用于接收流过具有固定抗体的区域的流体，其中所述试样溢流室联接到所述流动单元。

30.一种用于接收试样的试样盒，包括：

流入端口和流出端口；

与所述流入端口流体连通的第一室；

与所述第一室流体连通的流动单元，所述流动单元包含至少一种试剂，所述流动单元构造成提供湍流；

缓冲剂室；

构造成联接到压力源的压力端口；

试样输出端口；以及

缓冲剂输出端口，其中试样被计量以提供分离试样和缓冲剂的间隙。

31.根据权利要求30所述的试样盒，还包括：

与所述输出端口相邻的第一传感器和与所述流动单元相邻的第二传感器，所述第一传感器向所述第一室提供等分试样，而所述第二传感器构造成对通过所述流动单元的流体流动提供控制。

32.根据权利要求30所述的试样盒，其中所述间隙是气隙。

33.根据权利要求30所述的试样盒，其中所述流入端口与试样容器相配，其中注射器泵构造成在试样容器中产生压力并使物质前进离开试样容器而进入所述试样盒。

34.根据权利要求32所述的试样盒，还包括：

使血浆进入计量流动通道的完整的血液过滤器。

35.根据权利要求30所述的试样盒，其中所述间隙是5到200微升。

36.根据权利要求30所述的试样盒，还包括：

多层基体。

37.根据权利要求36所述的试样盒，其中所述多层基体包括不可渗透层、密封层以及位于所述不可渗透层和所述密封层之间的吸水层。

38.根据权利要求37所述的试样盒，其中所述多层基体还包括位于所述密封层的顶表面上的双面粘合剂。

39.根据权利要求37所述的试样盒，还包括：

延伸穿过所述密封层到达所述吸水层的至少一个访问端口。

40.根据权利要求30所述的试样盒，其中精确流动室混合配对物与试样。

41.根据权利要求30所述的试样盒，其中通过非毛细管作用产生进入精确流动室的流动。

42.根据权利要求41所述的试样盒，其中从流动室泄压以提供进入精确流动室的流动.

43.根据权利要求41所述的试样盒，还包括：

提供基本即时的流动中断的电磁阀。

44.根据权利要求41所述的试样盒，还包括：

限制精确流动室中的反向流动的溢流室。

45.根据权利要求44所述的试样盒，其中所述溢流室减少了所述试样盒中的污染。

46.根据权利要求41所述的试样盒，还包括：

被动门，所述被动门联接到缓冲剂室并构造成限制到所述试样盒的非选择区域的流动。

47.一种进行生理试样的诊断化验的方法，包括：

提供用于接收试样的试样盒，所述试样盒包括联接到流动单元的第一室；

在所述试样盒中接收试样；

利用第一传感器向所述第一室提供等分试样；以及

利用第二传感器对通过所述流动单元的流体流动提供控制。

48.根据权利要求47所述的方法，还包括：

利用流动通道来在流动中提供不大于10％的控制偏差。

49.根据权利要求47所述的方法，还包括：

利用流体运动源来提供所述试样盒中的流体运动。

50.根据权利要求49所述的方法，其中所述流体运动源选择自泵送、重力、离心力和气动中至少之一。

51.根据权利要求47所述的方法，还包括：

利用所述流动单元在流体的流路中提供对流动的至少部分阻挡。

52.根据权利要求47所述的方法，还包括：

在所述试样盒中提供固定抗体。

53.根据权利要求47所述的方法，还包括：

监测所述流动单元中的试样流动。

54.根据权利要求47所述的方法，还包括：

确认何时发生试样的有效反应。

55.根据权利要求47所述的方法，还包括：

确定在所述流动单元中是否有足够量的试样、试剂或定标剂中的至少之一。

56.根据权利要求47所述的方法，还包括：

提供可以包含用于与试样结合的带标记试剂的基体。

57.根据权利要求47所述的方法，还包括：

提供对所述试样盒中流动的精确控制。

58.根据权利要求57所述的方法，其中所述精确控制导致所述试样盒中流速小于10％的偏差。

59.根据权利要求47所述的方法，还包括：

在所述试样盒中将带标记抗体与试样混合。

60.根据权利要求59所述的方法，还包括：

控制试样中所含被分析物与所述带标记抗体的结合。

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