CN1039900A - 通过血样化学反应进行生物学分析的小型试验设备 - Google Patents

Abstract

一种用来进行生物学试验的小型试验室，它包括一支承两同心转台的底座。两转台中的上转台载有一批调制筒，每个都是用来接受一血样并由此输出一定量的血浆；下转台则装有分析筒，用来分析来自调制筒的血浆。

Description

本发明涉及一种小型试验设备，用于通过血样的化学反应来进行生物学分析。

在法国专利FR-A    84    18954（1985.12.220申请）中，本申请人描述了从血样送出一预定量的血浆以供分析用的方法。此方法采用了一些基本上是矩形的筒，它们绕自身转动一定的次数，从事一定次数的离心作业，用来处理几微升的血并分离出一或多个标定体积的血浆。这样的血浆即被用来在一种装置中进行分析，该装置具体描述于以下任何一项法国专利中：FR-A-84    16448（1984，10，26申请）;FR-A-84    19719（1984，12，21申请）;FR-A-85    04476（1985，3，26申请）;以及FR-A-85    04477（1985，3，26申请）。

在上述各种情形中，涉及的方法都要求将血浆转送给处理装置。

本发明之目的即在于克服上述缺点而提供一种便携式的小型试验设备，它可使一名其特征在于能在简捷的最佳条件下分析血样。

本发明提供了一种通过血样的化学反应进行生物分析的小型试验设备，后者的特征是：它包括一种设有电子与机械部件的底座，该底座同时支承两个共轴的转台：

上转台或“调制转台”上设有一批径向室以支承一批调制筒，各个筒用来输出至少一种标定剂量的取自血样的血浆，上述室则能绕其本身中心旋转。

下转台或“分析转台”上设有由若干凹扇形部组成的环体，这些扇形体适合来支承一些分析筒，各分析筒则由一具有易碎蒙皮的盖封住且有一在内部的盛液格，后者经一脆性壁与一外围的分配格隔开，而此分配格则邻接一批盛有固体试剂的直立的反应管;

下转台在直径上略大于上转台，使前者得以在肉眼能见的程度上与上述外围的反应管分开;

上述试验设备还具有以下特征，即在它的上述的装置内包括有：

当上述两转台相互分开时，用来独立地驱动它们使之绕其公共轴进行慢转或进行离心目的的旋转之装置;

用来将上转台移至贴抵下转台之低位的装置，此上转台设有与前述易碎蒙皮依下述方式取同一高度的穿针，即使得调制筒与分析筒的盛液格二者在此高度可以通连;

当此两转台受约束共同转动时，用来驱动它们绕其公共轴转动的装置;

用来弄破前述脆性壁的装置;

与前述分析筒的通路处于同一水平面上的光学分析读出器，以及一已编程序的微型电子计算机。

在一最佳实施例中，所说的转台设有三个调制筒，各能分送两个标定剂量的血浆，而下转台则设有六个分析筒，前三个用来分析相应的第一个剂量，后三个用来分析相应的第二个剂量。

各分析筒包括约10个反应管，在它的盛液格内以密封方式贮有稀释剂。

调制筒最好包括一个由盖封闭的箱子，此盖与箱二者都由透明塑料制成，箱子有第一与第二端面以及第一与第二纵向侧面，且按下述方式分成若干部分：

血样接受器，它从第一端面起沿第一纵向侧面伸展，继之一流出槽，后者的终端则有一血浆贮存槽和一红血球贮存腔;

测量腔，它从第一端面起沿第二纵向侧面伸展，且由一毛细管首先与一在上述箱底有出口的中央血浆排空腔相连，其次与一开口到前述血浆贮存腔的一溢流槽相连，而后进入一溢流接受器，此测量腔与毛细管相对的端部则为一毛细管连接到也开口到该溢流槽内的若干溢流腔上。除此，前述的调制筒还有一纵向槽，它抵靠第二纵向侧面，并在所说的这批溢流腔的出口处与通连此测量腔的出口相对，同时此纵向槽开口到一邻近第二端面的血浆贮存接受器内。

本发明的其它特征与优点可从下面由非限制性举例方式给出的实施例的描述中得知。在附图中：

图1是本发明之小型试验设备示意性的透视图;

图2是属于图1试验设备中的调制筒的部件分解透视图;

图3A-与3B是调制转台及其调制筒的示意性平面图，此两者分别示明在位置A与位置B;

图4是图1中试验设备的分析转台的示意性平面图;

图5是设置在图4分析转台上的分析筒之示意性部件分解透视图图;

图6是一放大了的剖面图，表明当支承着调制筒与分析筒两转台移到一起时，这两个筒是如何配合工作的;

图7是一部分剖面的示意图，示意用于驱动这两种转台的装置;

图8是图7线Ⅷ上的剖面图;

图9是图7线Ⅸ-Ⅸ上的剖面图;

图10是图1试验设备的示意性立面图，其中的上转台已升高;

图11是一示意性的局部图，示明用来驱动图10中的转台的装置;

图12是图1中试验设备的示意性立面图，其中的上转台已处于其下降了的位置;

图13是用来驱动图12中上转台之装置的示想性局部图;

图14至21表明用来输出第一剂量血浆的调制筒的不同工作阶段;

图22至26表明分析筒的不同工作阶段;而

图27至30则表明用来输出第二个剂量血浆的各个工作阶段。

图1是本发明小型试验设有依接近真实尺寸绘制的示意性的图。它包括一矩形底座2，其中设备机械驱动部件与电路，在底座2的顶部设有两个圆形转台3与4，一个装在另一个之上，可绕其公共轴10转动。上转台3构成了一种“调制”转台且包括三个径向室5、6与7，每个都取无盖的矩形且都可分别绕其各自的中心轴15、16与17旋转。每个这样的室于是都可占据图1所示位置，或者让这些室绕其中心轴15、16与17转过180°而由此取得相反的位置。

各个室都是用来盛放一调制筒60的，后者如前引法国专利FR-85    58954号中所描述的，见图2所示，后面将会更细致地加以说明。正如下面所详述的，调制转台3可以处于图1所示的下降位置，在此它与下转台4贴抵（见图12）;或可以处于图10所示的高位或上升位置，在此它与转台4分开。

转台3在其高位时，能与转台4相独立地绕自身的轴10转动，而在其处于低位时，这两个转台即受约束绕公共轴10转动。

转台4或“分析”转台在图4中表明得更清晰，它包括有六个分析筒40，用来承受调制筒60输出的血浆供化学分析用。这些个筒40将详述如后，那里将叙述到使它们与调制筒60连通的方法。

小型试验设备1还包括（见图1）一种分析读出器，它与分析转台4的外周路径处于同一高度，此试验设备还包括一装置9，它可用来使室5、6与7绕其各自的轴转动。

图2是用来输送相续两标定剂量之血剂的调制筒60的部件分解透视图。此调制筒全部由透明塑料制成，包括一个带盖68的室，盖上有孔64和一通道93，血样即经此孔注入。箱的两端面以61与62标明，而其两纵侧面则标以65与67。

如图3A所示，各调制筒60当其端面61为靠近轴60的端面时是处于一径向位置A。在图3B中，各调制筒示明在其径向位置B处，也就是以其端面61靠近转台3的周边。箭头11指示绕轴10转动的方向。

回到图2，可以看到前述的室在沿着其纵向延伸的侧面67上包括有：血浆接受器70、血浆贮存器72开口到其内的外槽71，然后是一红血球贮存腔73。

接受器70另有一横向壁62，它将接受点分隔成区，并界定出一端部格64。

在腔73中槽71之孔口的邻区内设有由一定重量之塑料制得的小球74和连带的两个定位栓75与76。

血浆贮存腔72先经毛细管77连至一标定容积的测量腔78，再经一溢流槽84连至一溢流接受器80。

相对于血浆贮存腔72来说，测量腔78与接受器70处于同侧而溢流接受器80则与红血球贮存腔73处于同侧。

测量腔78先经毛细管79连至血浆溢流槽82与83，再经毛细管77连至一中央血浆排出槽90，后者通过一位于调制筒60底部中的出口孔91通向外侧。

各个孔91都是位于它所在的室5、6或7底部中间所设之口12、13或14的上方（见图2）。

图6为一放大图，表明转台3的各相关位置、室7及其开口14、调制台60及其孔口91。转台3有一开口18，在此开口的同一高度上，有一穿针19装在其底端，此穿针的作用以后解释。

沿着筒60的纵向面65（见图2），从端面61开始，设有溢流槽83、导管96与血浆贮存接受器95，后者的作用将来叙述。在导管96中设有挡板97，同溢流槽83的入口处于同一水平面内内。

如图4所示，下转台或“分析”转台4有六个凹座41，都呈圆扇形，各自用来接受一个具有同一形状的分析筒40。共有六个这样的分析筒，它们分成两个交替的组，其中三个标以40，另三个标以40′。

前三个筒对转台3上之三个调制台60输出的第一个剂量的血浆进行处理，而后三个筒则对同一调制筒60之后输出的相应的第二个剂量的血浆作处理，此时的上转台3即从其第一位置相对于下转台转过60°。

如图5所示，各分析筒40是由透明塑料制成且包括一由盖43封住的室42，盖上设有由一易碎蒙皮封住的开口44。此易碎的蒙皮要与上转台（见图16）中共轴的开口14、91与18的轴17对直，特别是要与穿针19对直。

室42包括一与轴10靠近的格46，称之为“液体接受格，起始时内含稀释剂。格46中的区域55与易碎蒙皮45处于同一高度。格46由壁47与一周边分布格48分隔开，后者邻接着10个直立的反应管56。各个反应管56最好盛有干燥的试剂58。壁47有一脆性的中介区49，可使格46与格48在贮存阶段分开。但当转台3与4相互抗靠时（图6中的方向F2），则可用锤（未示明，由电磁铁驱动）击过筒60下方转台4中设置的开口40（力F2），以弄破被易碎区49。

图7至13示意地表明罩在底座2内用来驱动转台3与4的机械部件。

图7中给出了上转台3、下转台4以及它们的公共转轴10，这两个转台以不相连的形式表示出。底座2上装有直流马达20连带一角度编码器，可用来控制转台的转动。还有一传动系统，它包括有安装在一与转台4相连之轮毂23上的楔形齿皮带21与轮子22。各式轴承均标以24。

在图7所示位置中，转台3与4是相互分开的，换言之，转台3是在其高位与上升位置，因而马达20只能带动转台4。

连接到转台3之轴25的底端是由一回位弹簧35固定到底座2上的。离合器26（亦见于图9中）由一指形件27所连接来随轴25转动，它上面有一圆槽28在一电磁铁30的控控下与一双位杆29配合工作。

当杆29从图7所示位置变至其高位时，分别在轮毂23与离合合器26上的两个均以131标出的带齿面便相互配合，而两个仍分隔一段距离的转台3与4则同时为马达29带动。上述情况在相关的图10与11中表示得更清楚。

为了使转台3下降，如图12所示，可将中央钮32下压，该钮则通过在图7与8中能看到的指形件与轴25相连。此指形件锁定于转毂23中所设的孔34内，同时有一立栓35插入转台3中的洞36内以起到这种作用。这样便达到了图13中所示的位置。转台3与4是非常精确地相互对定位的，并可以约束到一起转动。

对钮32加压时（见图6），属于上转台23的所有三个穿针119便利穿筒40上的易碎蒙皮，这样，筒40便与调制筒60通连。

下面描述本发明之小型试验设备的使用步骤。

让三个分析筒40在下转台4的凹座41中就位。三个调制筒置于图3A中所示的转台3上的位置A，并且是小于其高位。

首先注意图14中所示筒60，医生已借移液管向其中注入血样在图15中，转台3业已开始按箭头11所示方向的转动，在离心力54的影响下，使接受器70中的血液经槽71排入血浆贮存腔72、腔73、溢流接受器80中。图16表明筒60在此时刻的状态。随着转动继续（图17），红血球51即被分离出并聚积到贮存腔73以及溢流接受器80之内，而在腔72、槽71与溢流接受器80之内将会看到血浆52。

然后使筒60就位到位置B（图3B）。此时，离心力34经毛细管77排出腔72（图18）。血浆最初充注测量腔78，而后注入溢流腔82与83。这样就到达了图19中所示位置。

同时，存在于槽73中的若干红血粉便会通入到接受器70与格64中，尽管槽71是为球74所封挡。

筒60这时回位位置A（图3A），并对钮32加压以降低上转台3。筒60的排空腔90于是便同相应的分析筒40的液体接受格46连通（见图6）。这时由于离心力54的作用，可以看到一标定量的血浆52从标定腔78经毛细管77进入排空腔90（图20）这一标定量的血浆便经筒40的出口孔91（图21）排出。同时，存在于溢流腔中的过量血浆则经导管96进入血浆贮存接受器95中红血球是贮存于腔73、溢流接受器80与格64中。

起始时在其液体接受格46内含有稀释剂57的筒40（见图22），此时它所处的位置便同可以观察到血浆52的图23中所示位置相对应。在此时刻，转台4便会在图24与25由11与11′标明的方向上，重复多次地突然换向，使得混合液100从格46中甩向其相对的两侧，这便保证了混合液100是均一的。

然后沿图6中方向F2用锤敲破脆性区79。随之，转台3即方便地同转台4断隔开，而后者还可能在绕其自身轴线旋转（比较图7所示状况）。

脆性区49一旦破裂，格46便同格48通连，进一步的离心作用便使混合液100通入反应管56所含的各种试剂58中（见图26）。

根据试剂的性质，经过一段时间后，读出器8（见图1）便确定出反应的性质。

但是，筒60仍然含有一定数量的血浆，同时仍能输出第二个标定的剂量供反应筒40′的分析之用。为了输出这第二个剂量，筒60便返回到位置B（图3B）。存在于接受器95中的血浆52即通过导管96，注入腔82与测量腔78中。挡板97阻止了血浆过早地进入腔83（图27）。图8示明了这一步骤的最终情况。

最后，筒60返回到位置A。转台4转动，使得筒40′与筒660对准，并对钮32加压。这时便返回到图20与21所示状况，其间存在着一个如图29与30所示的排出阶段。之后重复进行图22至26的作业，也只在此时间用到筒40′。

除了对筒进行注入工作和降低上转台之外，其它所有作业都是在计算机控制下进行的，这种计算机也可以是小尺寸的。由读出器输出的结果则呈现在一小型打印机上。

举例说来，前述两种载筒的转台可占据18cm×18cm×5cm高的体积。每个筒可包括十个反应管。

这种小型试验设备能同时分析三个血样，且对于其中的每个血样能进行两组各十个试验。也可以对一个血样作四十个试验而对另一血样作二十个试验，或对单个血样做六十个实验。

上述小型试验设备具体说来有以下优点：便于操纵、作业灵活、可迅速求得试验结果、紧致与廉价。

就操作上的简便而言，操作人员只需将与试验要求相符的筒放到设备上，然后注入待分析的液体，接通设备的开关，最后取出已打印结果的纸页。分析一旦结束，操作人员则必须将筒取下。

就应用上的灵活性来说，由于各个筒有十个反应管，制造部门就可有广泛的选择性来装配试验中所需的电池组。

至于可快速取得结果一事，在获得可同时进行分析（对3个、2个或只有1个血样）的结果之前，平均等待时间小于十分钟，而在从事反应时与此相应的时间则是其两倍。

在紧致性方面，一个盛放有上述设备和一组筒件的箱子重量不过几公斤。

自然，本发明并不局限于所描述和所图释的实施例。以上说明涉及到血样，但本发明的小型试验设备也可接受牛奶、或任何其它浮状液或悬浮液。

调制台可排列成只输出一个剂量血浆的形式。

Claims (6)

1、一种通过血样的化学反应进行生物学分析的小型试验设备，此设备的特征在于，它包括一装有电子和机械部件的底座，后者还支承两个共轴的转台；

上转台或“调制转台”上设有径向室，用以支承一批调制筒，后者各输出至少一个来自血样的标定剂量的血浆，而前述的室能绕自身中心转动；

下转台或“分析转台”上设有若干凹扇形部组成的环体，这些扇形体适合来支承一些分析筒，各分析筒则由一具有易碎蒙皮的盖封住且有一在内部的盛液格，后者经一脆性壁与一外围的分配格隔开，而此分配格则邻接一批盛有固体试剂的直立的反应管；

下转台在直径上略大于上转台，使前者能以肉眼可见的程度与上述外围的反应管分开；

上述试验设备还具有以下特征，即在它的所说及的装置内包括有有：

当上述两转台相互分开时，用来独立地驱动它们使之绕其公共轴进行慢转或进行离心目的的旋转之装置；

用来将上转台移至贴抵转台之低位的装置，此上转台设有与前述蒙皮依下述方式取同一高度的穿针，即使得调制筒与分析筒的盛液格二者在此高度可以通连；

用来弄破前述脆性壁的装置；

与前述分析筒的通路处于同一水平面上的光学分析读出器，以及一已编程序的微型电子计算机。

2、如权利要求1所述的小型试验设备，特征在于：前述上转台设有三个调制筒，各能输出两个标定剂量的血浆，而前述下转台设有六个分析筒，前三个用来分析各相应的第一个剂量，后三个用来分析各相应的第二个剂量。

3、如上述任一项权利要求所述的小型试验设备，特征在于：各个分析筒均包括有约十个反应管。

4、如上述任一项权利要求所述的小型试验设备，特征在于：各个分析筒在其液体接受格中以密封方式贮存有稀释剂。

5、如权利要求1所述的一种小型试验设备，特征在于：所述的调制筒包括一个由盖封闭的箱子，此盖与箱两者均由透明塑料制成，箱子有第一与第二端面以及第一与第二纵向侧向，且按下述方式分成几部分：

血样接受器，它从第一端面起沿第一纵向侧面伸展，继以一流出槽，后者的终端则有一血浆贮存槽和一红血球贮存腔;

测量腔，它从第一端面起沿第二纵向侧面伸展，且由一毛细管首先与一在上述箱底有出口的中央血浆排空腔相连，而后进入一溢流接受点，此测量器与毛细管相对的端部则为一毛细管连接到也开口到该溢流槽内的若干溢流腔上。

6、如权利要求5所述的一种小型试验设备，特征在于：所述的调制筒还有一纵向槽，它抵靠第二纵面侧面，并在上述溢流腔的出口处与通连上述测量腔的出口相对，而此纵向槽开口到一邻近第二端面的血浆贮存接受器内。

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