CN107923904A

CN107923904A - 用于分析液体样本的系统

Info

Publication number: CN107923904A
Application number: CN201680039487.1A
Authority: CN
Inventors: 帕特里克·普托; 文森特·普埃; 保尔·劳伦斯
Original assignee: Avalon Co
Current assignee: Avalon Co
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2016-07-01
Publication date: 2018-04-17
Also published as: FR3038387A1; US10634585B2; EP3317664A1; EP3317664B1; FR3038387B1; JP2018528402A; US20170003202A1; WO2017006036A1

Abstract

本发明涉及一种用于分析液体样本的系统，该系统包括分析装置(100)，分析装置(100)包括外壳，外壳具有通向壳体(120)的直通开口，壳体(120)适于容纳收集装置(200)的一部分并沿着收集装置的插入轴线从开口纵向地延伸。分析系统还包括收集装置(200)，收集装置(200)包括沿着纵向轴线延伸的主体(220)和用于接收液体样本的接收表面(211)，其中，主体(220)包括流体室(221)，流体室(221)适于沿着插入轴线插入到壳体(120)中，接收表面(211)相对于主体的轴线基本垂直地延伸。

Description

用于分析液体样本的系统

技术领域

本发明的领域是液体样本分析领域，例如检测生物液体中分析物的存在并评估其浓度。本发明涉及用于分析液体样本的系统，该系统包括用于收集液体样本的装置和适于与收集装置配合使用的分析装置，并且涉及对收集到的液体样本进行分析的方法。

现有技术

从文献US2007/0202007中已知一种用于分析液体样本的系统，该系统包括适于与分析装置配合使用的收集装置。

分析装置包括位于侧壁上的壳体，其允许插入收集装置的一部分以与用于对液体样本的代表性参数进行电化学检测的装置一起实现对液体样本的分析。

收集装置采用设置有两个电极的长条的形式，两个电极从长条的第一端延伸到测量区域，在测量区域中存在用于与液体样本进行反应的试剂。收集装置在与第一端相对的第二端处包括用于接收液体样本的表面，该表面经由流体通路与测量区域流体连通。

在使用中，收集长条的第一端插入分析装置的壳体中，然后液体样本被沉积在接收表面上从而允许其毛细移动到测量区域，使得液体样本与存在的试剂进行反应。分析装置随后在收集长条的电极之间施加电势差，并且从电极测量液体样本的代表性参数，然后进行分析。

文献WO98/19159介绍了分析系统的另一示例，该分析系统使得可以基于对液体样本的代表性参数的光学检测来对液体样本进行分析。

该分析装置包括面向壳体的光学检测装置，壳体用于容纳收集装置的一部分。收集装置采用长条的形式，其测量区域设置有用于与液体样本进行反应的试剂，并且包括基本垂直于长条的平面延伸的流体导管，该流体导管使得可以将来自位于流体导管的一端处的收集孔口的液体样本带到测量区域内。

当收集装置插入分析装置时，收集装置中包含测量区域的部分位于壳体中光学检测装置的水平处。包括收集孔口的收集装置的流体导管留在壳体外部。液体样本被沉积在收集孔口的水平处，从而允许样本毛细移动到测量区域。对液体样本的代表性参数的光学检测借助于照射测量区域的光源和光电探测器来实现，其中，光电探测器接收液体样本由于照明光束的作用而发射的光束。

根据现有技术的分析系统的这些示例具有包括分析装置的缺点，这意味着收集装置包括足够长的流体通路以便可以在接收表面或收集孔口与测量区域之间提供流体连接，这就要求提供相对大量的液体样本。此外，当分析需要对液体样本或存在于液体样本中的试剂进行热调节时，通常由存在于分析装置内的热调节电气元件来实现该热调节。这就需要延长流体通路直到分析区域接近由该电气元件限定的热调节区域。该收集通道的延长相应地增大了收集区域。最后，在沉积液体样本和检测步骤期间，收集装置的很大部分留在壳体外部。因此在该步骤期间存在无意中操作收集装置的风险，这可能会干扰检测并使分析结果失真。

发明内容

本发明的目的是至少部分地解决现有技术的缺点，更具体地说，提出了一种用于分析液体样本的系统，包括用于收集液体样本的装置和适于与用于收集样本的装置配合使用的分析装置，使得可以减少液体样本的必须量。

为此，用于分析液体样本的系统包括分析装置，分析装置包括：

-外壳，其限定内部空间并且包括通向壳体的直通开口，其中壳体适于容纳用于收集所述液体样本的装置的一部分，并且所述壳体设置在内部空间中以从开口沿着收集装置的所谓的插入纵向轴线纵向地延伸，

-装置，其用于检测和分析液体样本的至少一个代表性参数的。

根据本发明，分析系统还包括用于收集所述液体样本的装置，收集装置包括：

-主体，其沿着纵向轴线延伸并且包括测量流体室，测量流体室适于沿着壳体的插入纵向轴线纵向地插入到壳体中；

-接收表面，当主体插入到壳体中时其位于壳体外部以接收液体样本，接收表面组装到主体并且基本垂直于主体的纵向轴线延伸，并且包括与测量室流体连通的收集孔口。

该分析系统的某些优选但非限制性的方面如下：

分析装置的壳体和收集装置的大小都可以确定为使得当收集装置的主体插入壳体中时，收集孔口与测量室之间的距离约等于壳体的开口与测量室之间的距离，并且优选地小于或等于2cm。

收集装置可以包括组装到主体的收集部，并且收集部的一个表面形成接收表面，当收集装置的主体插入壳体中时，该收集部在壳体开口的边缘处与外壳的壁接触。

外壳可以包括通过侧壁彼此连接的上壁和下壁，侧壁的尺寸小于上壁和下壁的尺寸，壳体的开口位于外壳的上壁的水平处，并且壳体朝下壁的方向基本垂直于壳体的上壁延伸。

外壳的上壁可以包括显示屏。

分析系统可以包括支承表面，支承表面相对于壳体固定并且被设置为通过平行于壳体的纵向轴线延伸来部分地限定壳体，并且当收集装置的包含测量室的主体插入壳体中时与主体的一部分接触。

检测与分析装置可以包括光学传感器，光学传感器位于支承表面的与壳体相对的一侧处，当收集装置的主体插入壳体中时，支承表面对于来自测量室的光束是透明的。

检测与分析装置包括光学传感器，光学传感器位于相对于壳体的开口小于或等于2cm的纵向距离处，和/或位于相对于壳体小于或等于2cm的横向距离处。

分析系统可以包括锁定与脱离装置，锁定与脱离装置适于将主体保持在壳体内的锁定位置，并且包括：

-脱离构件，其适于当主体插入壳体中时，在平行于壳体的纵向轴线的方向上对所述主体施加退出力，并且脱离构件面向壳体的开口；

-锁定构件，其包括至少一个抵接部，抵接部适于当主体插入壳体中并处于锁定位置时与主体的支承部接触，从而固定此时受到沿着壳体的纵向轴线的退出力的收集装置。

收集装置的主体的支承部可以由主体的侧肩部形成，侧肩部位于包含测量室的所谓的中心第一部与主体的相对于接收表面的远端之间。

分析系统可以包括至少一个间隔元件，至少一个间隔元件沿支承表面的边界纵向设置并且相对于支承表面朝壳体的方向突出，其纵向端部是倾斜的，以便主体在壳体中沿纵向轴线移动时将主体与支承表面间隔开。

锁定构件可以相对于壳体基本横向于壳体的纵向轴线移动，并且适于当主体插入壳体中时，朝支承表面的方向对主体施加支承力。

锁定与脱离装置可以包括解锁构件，解锁构件的致动适于引起锁定构件的移动，从而引起锁定构件的抵接部和收集装置的支承部之间的抵接的断开，导致主体通过退出力的作用相对于壳体退出。

检测与分析装置可以包括至少一个光源和光学传感器，当收集装置的主体插入壳体中时，至少一个光源和光学传感器沿着测量室的照明轴线设置在壳体的相应的相对侧上，锁定构件包括定位在光源和光学传感器之间的中空部分，使得照明光束能够穿过所述中空部分沿着照明轴线传播。

分析系统还可以包括具有加热元件的加热装置，当主体插入壳体中并与支承表面接触时，加热元件适于经由支承表面向测量室传递热量。

本发明还包括使用具有上述任一特征的分析系统来分析液体样本的方法，其中：

-将收集装置的主体引入壳体中；

-将液体样本沉积在收集装置的接收表面上，使得其与收集孔口接触；

-检测并分析液体样本的至少一个代表性参数；

-将收集装置从分析装置的壳体中抽出。

在将液体样本沉积在接收表面上的过程中，使用者可以手持分析装置。

在将液体样本沉积在接收表面上的步骤中，接收表面可以被定向为基本垂直于重力轴线。

附图说明

当参考附图阅读以下以非限制性示例的方式给出的本发明优选实施例的详细描述时，本发明的其他方面、目的、优点和特征将变得更加明显，在附图中：

图1a是分析系统的立体图，该分析系统包括用于分析液体样本的装置和用于收集液体样本的装置，其中用于收集液体样本的装置插入用于分析液体样本的装置中，图1b是图1a中所示的分析系统的一部分的示意性剖视图，其中收集装置插入分析装置中；

图2a是图1a所示的收集装置的一个示例的主视图，图2b是示出了形成图2a所示的收集装置的凸出和凹入部的立体图；

图3a至3c是从不同角度看的分析装置的锁定与脱离装置的示意图；

图4a和4b是当收集装置被插入(图4a)和处于锁定位置(图4b)时，收集装置和分析装置的锁定与脱离装置的示意图；

图5a和5b是锁定与脱离装置的一个示例的立体图；

图6是设置有加热装置的光学传感器的一个示例的示意性剖视图。

具体实施方式

在附图和说明书的其余部分中，相同的附图标记表示相同或相似的元件。此外，为了使附图更清楚，各个元件并没有按比例示出。

本发明涉及液体样本分析系统。液体样本可以从生物液体(比如血液、唾液、尿液、间质液)或者甚至任何其他类型的液体中获得，其目的是检测与分析代表性参数。液体样本的分析相当于评估液体样本的一个或多个代表性参数。这些参数可以是或者来源于液体样本的光学特性(例如，吸收率、色度、干涉图样等)、电学特性(例如，阻抗、电导等)、化学特性(例如，分析物的存在性和浓度等)。因此，其涉及检测和评估液体样本中存在的一种或多种分析物的存在性和浓度，该分析物例如是生物粒子，比如细胞、细菌、蛋白质或其组合物中的一种等。液体样本可以包括一种或多种试剂，该试剂易于成比例地或以其他形式改变待分析液体样本的一个或多个所述特性。

图1a示出了根据一个实施例的分析系统1，其包括液体样本分析装置100，用于收集所述液体样本的装置200插入到分析装置100中。

这里以及为说明书的其余部分定义了三维正交参考系，其中X轴根据分析装置的宽度取向，Y轴根据分析装置的长度取向，并且Z轴根据分析装置的厚度取向。

分析装置100包括限定内部空间的外壳110，外壳110由通过侧壁113彼此连接的上壁111和下壁112形成。这里，上壁111与平面(X,Y)基本共面，并且可以包括显示屏114和用于选择装置的各种使用模式的按键115。这里，下壁112与平面(X,Y)基本共面。这里，分析装置100的厚度小于其宽度和长度。

这里，在上壁111处，收集装置200插入到分析装置100的壳体内，使得只有装置的所谓的收集部210明显地在装置外部，收集部210的上表面211用于接收液体样本。该所谓的接收表面211基本垂直于收集装置的插入到壳体中的那部分的纵向轴线以及壳体的纵向轴线。所谓的收集部210包括孔口212，其用于允许将液体样本引入到收集装置200的内部，并因此引入到分析装置100的内部，从而进行样本分析。

所述收集装置插入到分析装置中，或者更精确地说插入到为此而提供的壳体中，指的是该收集装置的一部分接合或插入到壳体，并且该收集装置的另一部分(比如收集部)位于壳体的外部。此外，所述接收表面基本垂直于壳体的纵向轴线或插入轴线，指的是当收集装置插入分析装置中时，接收表面具有在收集孔口的水平处与表面相切的平面，该平面基本垂直于插入轴线，在20°以内，优选10°以内。

图1b是图1a中所示的分析系统的一部分在平面(X,Z)上的示意性剖视图，在该视图中收集装置插入到分析装置中。

分析装置的外壳110限定了一个内部空间，所述内部空间中存在用于容纳收集装置200的一部分以便进行液体样本分析的壳体120、用于使收集装置锁定和脱离的装置130以及用于对样本的一个或多个特性进行检测和分析的装置150。

壳体120适于将收集装置的一部分容纳在允许对液体样本进行检测和分析的位置。它经由设置在外壳的上壁111处的通孔121与环境连通，并且沿着被称为插入轴线的纵向轴线从开口121朝下壁112的方向延伸。壳体120由锁定与脱离装置130部分地限定，这里锁定与脱离装置130包括沿着壳体的一侧纵向延伸的支承表面131、设置在壳体的与支承表面131相对的一侧上的锁定构件140、面向壳体120的下部(即壳体120的相对于开口121的远端部分)的脱离构件132。

收集装置200由收集部210和主体220形成，收集部210的上表面形成接收液体样本的表面211，主体220纵向延伸并且基本垂直于收集部210。更精确地说，主体220的纵向轴线基本垂直于在收集孔口212的水平处与接收表面211相切的平面。主体220包括测量室221，其经由流体通路222与收集孔口212流体连通。在图中，收集装置200插入壳体120中，使得主体220接合在壳体中并且收集部210位于壳体的外部。将收集部210布置在壳体110的壁上或者与壳体110的壁接触是有利的，一方面确保将收集装置200沿着插入轴线精确定位在分析装置100中，另一方面确保收集部在沉积液体样本的阶段期间被支撑，并且因此提供更好的机械负载分布。

分析装置100包括用于检测与分析样本的一个或多个特性的装置150，所述装置150可以是电学、化学和/或光学类型的。在本示例中，检测装置150是光学类型的，并且包括一个或多个光源151和光学传感器152。这里光源151被设置为使得能够在平行于X轴的照明方向上照亮插入到壳体120中的测量室221。光学传感器152包括在照明方向上设置在支承表面131后方的光电探测器153，支承表面由对来自被照明的测量室221的入射光束透明的材料制成。如稍后详细描述的，检测装置150通过所谓的无透镜成像技术来实现光学检测是有利的。此外，注意到这里布置在光源151和光学传感器152之间的锁定构件140被构造成允许照明光束朝壳体120的方向通过，而不产生与所述光束的光学干涉。

检测与分析装置150还包括用于处理测量数据的分析单元(未示出)。分析单元与显示屏114连接以允许显示供使用者使用的信息。在标准方式中，分析单元包括处理器和能够存储测量数据处理软件的存储器。该分析单元还可以存储数据、与分析装置外部的元件(计算机系统等)进行通信、管理按钮接口、向检测与分析装置150供电等。可以在装置100的外壳110的内部设置电源电池。

如图所示，还可以设置光学阅读器装置160，例如，以读取呈现于接合在壳体120中的收集装置200的主体220上的信息。该信息可以包含在QR(快速反应)码或Datamatrix码中，并且例如涉及待分析的液体样本的类型、待进行的检测的类型、存在于测量室中的试剂的类型、收集装置的失效日期、生产批号等。该光学阅读器装置160至少包括光源161和光学传感器162，优选为矩阵光电探测器。所示的示例示出了用于通过反射起作用的装置，光学传感器162与光源161布置在壳体120的同一侧上，但是布置为在透射中起作用是可行的。

图1a和1b示出了分析装置100和收集装置200都适于允许收集装置200的一部分沿着插入轴线或纵向轴线插入到壳体120内，该插入轴线或纵向轴线基本垂直于接收表面211。

不同于上述现有技术的示例，收集表面基本垂直于主体的纵向轴线并且垂直于壳体的纵向轴线。因此，它与壳体的开口的边界基本共面，并且因此当收集装置插入壳体中时能够尽可能地靠近壳体。这使得可以使收集装置位于分析装置外部的部分最小化，并且因此显著地减少连接收集孔口和测量室的流体通路的长度，从而减少所需的液体样本的量。此外，通过减少收集装置位于分析装置外部的部分，限制了在检测步骤期间错误操作收集装置的风险，这样的错误操作易于干扰检测并因此使分析结果失真。

不同于上述现有技术的示例，壳体的开口有利地位于外壳的上壁的水平处，并且壳体朝下壁的方向基本垂直于外壳的上壁延伸，在20°以内，优选10°以内。在上壁至少部分不是平面的情况下，例如，至少部分成圆顶状的情况下，壳体可以基本垂直于在开口的水平处局部地与上壁相切的平面延伸。壳体优选地基本在20°以内垂直于外壳基本上沿着其延伸的平面，并且优选地基本垂直于下壁所在的平面。这里上壁和下壁的沿着X和Y的尺寸(或侧壁的长度和宽度)大于沿着Z的尺寸(或侧壁的厚度)。

此外，利用例如通过患者的手指在接收表面上按压而向该表面施加的支撑力，液体样本可以沉积在该接收表面上。因此，患者在接收表面上施加了平行于主体的纵向轴线的支承力。这因此防止了诸如以上参考现有技术所描述的收集长条所受到的扭曲力。此外，当收集部与外壳的壁接触时，支承力平行于壳体的纵向轴线，这使得可以改善收集装置受到的并且传递到外壳的机械负载的分布。在将液体样本沉积在接收表面上的步骤期间，接收表面有利地相对于重力轴线以近似水平的方式取向，即基本垂直于重力轴线。

应注意的是，收集装置210相对于主体横向突出，并且相对于主体220的横截面具有更大面积的接收表面211，特别是在测量室的水平处。实际上，主体在横向上相对较窄以便插入到较小的壳体中，而接收表面较大以便接收液体样本。例如，主体在测量室的水平处的横截面的面积可以约为十至几十平方毫米，而接收表面的面积可以约为一百至几百平方毫米。在生物样本量过剩或样本未准确沉积的情况下，接收表面211的面积为分析装置100的表面、特别是壳体120的开口121提供保护。

此外，分析装置100的壳体的大小和收集装置200的大小都可以确定为：当收集装置的主体220插入壳体120中时，收集孔口212与测量室221之间的距离D1约等于壳体121的开口与测量室之间的距离D2，这些距离小于或等于2cm，例如甚至小于或等于1cm。可以在孔口212与沿着测量室的Z轴的纵向中心之间测量距离D1。类似地，可以在开口121(例如，在外壳的壁的开放表面)与沿着测量室的Z轴的纵向中心之间测量距离D2。所述距离D1和D2近似相等，指的是这两个距离之间的差小于或等于较大距离的25％并且优选小于10％。具体而言，当收集部210与开口121的边界接触时，除去收集部210的厚度，这些距离D1和D2是相等的。例如，对于厚度约为2mm的收集部，距离D1等于1cm，则距离D2等于0.8cm。这极大地减小了连接收集孔口212和测量室221的入口的流体通路的长度。

图2a是根据在2015年3月2日提交的专利申请FR1551725中描述的实施例的收集装置200的示例的主视图。收集装置200适于与分析装置100一起使用，即插入分析装置100中，并然后从分析装置100中弹出。因此收集装置可以从分析装置100中移出。

如上所述，收集装置200包括收集部210和主体220。收集部210具有用于接收液体样本的所谓的接收上表面211。它包括能够引入沉积在收集装置内的液体样本的收集孔口212。该孔口212经由流体通路222与设置在主体220中的测量室221流体连通。

主体220具有与壳体120的尺寸相匹配的尺寸。主体220包括在一端组装到收集部210的中心部223，流体通路222和测量室221在中心部223中延伸。测量室221沿Y轴相对于流体通路被拓宽，以便在光学检测的情况下增加被照亮的区域。主体的中心部223在其相对的一端处组装到第二部224，形成使得使用者能够容易地操作设备的握持尾端件。尾端件224沿Y轴的宽度大于主体的中心部的宽度，使得沿Y轴的侧壁包括至少一个支承部，此处为用于与分析装置的锁定装置一起使用的肩部形式的两个支承部225。以肩部形式指的是为了形成朝收集部的方向取向的支承表面，主体的横截面的突然变化。替选地，收集装置可以包括不是以肩部的形式产生的、而是以在主体的中心部或尾端件中形成的开口的形式产生的支承部。

最后，这里尾端件包括例如位于测量室下方的用于写信息的区域，例如以QR码或Datamatrix码的形式。

此外，尾端件可以包括至少一个突出部，这里为横向于尾端件的平面(Y,Z)延伸的两个部分。这些部分提供防错功能，使得可以防止使用或操作收集装置中的任何错误。壳体具有包括这种防错功能的允许主体插入的适当形状。

图2b示出了图2a中所示的收集装置的一个示例的立体图，所述收集装置由两部分制成，如在2015年3月2日提交的专利申请FR1551725中所描述的。

收集装置200包括两个单独的元件A和B，用于彼此配合使用以使装置运转。

第一元件A包括凸出部230，开放横截面的通道231位于该凸出部的水平处。通道231在适于接收液体样本的所谓的入口第一端232和第二端233之间纵向延伸。通道231由被称为底壁的纵向壁234形成，由形成通道231的侧面的两个侧壁235a、235b界定。

第二元件B包括由外围壁241形成的凹入部240，外围壁241横向限定用于容纳或接收凸出部230的空腔。此外，当凹入部容纳凸出部时，外围壁241的一部分用于形成封闭通道231的横截面的盖242。凹入部240组装到收集部210，收集部210横向于凸出部230和凹入部240的纵向轴线延伸。

因此为了使收集装置200运转，第一元件A的凸出部230被引入到第二元件B的凹入部240，使得外围壁241优选地在通道的整个长度上封闭通道231的横截面。然后能够使液体样本经由接收表面211的收集孔口212与通道231的入口端232接触，这导致液体样本插入通道231中，并且使得样本沿着通道231朝第二端233的方向毛细流动。

以收集装置200的两个不同的元件A和B的形式的这种生产方式的结果是(其中，收集装置200的通道231在纵向上具有开放的横截面)：在凸出部插入凹入部之前可以直接接近通道的内部；在凸出部插入凹入部之后可以更好地限制通道。

直接接近通道的内部，即接近其内部空间和其内表面的至少一部分，使得可以以现有技术无法实现的简单性和功效来部分地或完全地使通道的内部功能化和/或处理通道的内部。因此，如果希望在通道中沉积用于与液体样本相互作用的干燥或冷冻干燥的试剂，则直接接近通道的内部使得可以以简单且快速的方式进行试剂的特别均匀的沉积。实际上，在通道的整个长度上，其内部都是可直接接近的。进而能够简化用于沉积待干燥或冷冻干燥的试剂的工具的定位精度。同样可以简单地将待干燥或冷冻干燥的试剂局部沉积到通道的所需区域中(无论是在通道的入口、中间还是出口处)。还可以以简单且精确的方式在通道中设置电极或吸收膜，或者甚至通过化学键来使通道的内部功能化，例如将一个或多个化学分子或生物实体(蛋白质、DNA序列、抗体等)例如通过共价化学键来直接局部地固定到通道的壁上。

当凹入部容纳凸出部时，收集装置还提供对通道特别有效的限制，这使得可以限制甚至防止通道中存在的液体污染外部环境以及从外部污染通道。

在本示例中，凸出部230由横截面基本为矩形的板形成。通道231设置在板的所谓的上纵向面处，使得通道231的入口端232在板的横向端壁上开放。这里板具有矩形横截面，但是任意其他类型的截面也可以是合适的，例如正方形或甚至圆形。通道231的纵向底壁234有利地具有比侧面235a、235b中的每一个的横截面大的横截面尺寸。换言之，通道231的横向形状因子，即通道的宽度与其深度之间的比值在本示例中严格大于1，优选大于5，或者甚至10。

在本示例中，凹入部240的外围壁241沿着Z轴纵向延伸，以形成能够接收并容纳凸出部230的空腔，优选整体地接收和容纳凸出部230。此外，外围壁241的内部尺寸被调整为使得当凹入部240容纳凸出部230时，凸出部230的周边表面与外围壁241的内表面接触。这里外围壁241形成空腔，该空腔在平面(X,Y)中具有与凸出部230的矩形横截面对应的基本为矩形的横截面。然而，与凸出部的形状互补的任何其他形状都可以是合适的。空腔在插入开口和相对的收集孔口212之间延伸，其中，凸出部通过插入开口被引入，相对的收集孔口212能够接收液体样本以便将液体样本插入通道中。

第二元件B还包括用于接收液体样本的接收表面211，这里接收表面为杯子的形式。凹入部240被组装到接收表面211，使得空腔的收集孔口212在接收表面211的水平处开放。接收表面211相对于主体的横截面突出且基本垂直于凹入部240，并且可以具有弯曲的、向外展开的、更精确地来说为凸起的形状，使得可以有助于使液体样本与收集孔口212接触。该弯曲还特别适合沉积从患者手指末端悬垂的液滴，如从指尖收集毛细血管血液时可能发生的那样。

因此，当液体样本沉积在接收表面211上并且与收集孔口212接触时，其通过毛细作用经由通道231的入口端232在形成通向测量室221的流体通路222的第一部分中被引入到通道231内。

为了增强通过毛细作用将液体样本引入到通道231内，收集装置的壁理想地具有小于90°并且理想地小于50°的湿润角。这可以通过选择天然具有这种湿润角的材料或者在制造出装置的元件A和B之后通过化学处理来实现。还可以采用氧等离子体处理或通过在氧或臭氧存在下暴露于强烈UV灯来进行处理。

参照图2a，在测量室221的与流体通路222相对的端部的水平处，通向大气的通气孔227经由宽度可以小于测量室221的宽度的通路与测量室221连通。该通路还可以具有借助其宽度与测量室的宽度之间的差异来阻止流体流动的功能，从而提供被动阀功能。

通常情况下，收集装置200可以是一次性的，可以允许在分析实验室之外通过适当的装置来分析样本。

分析装置可以基于对由液体样本发射的光信号或由液体样本改变的光信号的分析，主体220的壁允许传输待测量的光信号，并且在适当的情况下允许传输由光源朝液体样本的方向发射的照明光束。分析装置同样可以基于对液体样本的电学分析，并且可以包括设置在测量室中的一个或多个电极，当收集装置插入装置100中时所述电极与电压源或电流源电连接。可以通过电极的薄膜沉积来生产电极，并且可以使用能够与主体220的尾端件224接触的接触轨道。

收集装置，特别是凸出部230和凹入部240，可以通过模制或注塑成型塑料的技术来生产，该塑料比如是聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)或例如可能合适的任何其他材料。形成凸出和凹入部的材料优选对可见光和/或红外光透明，特别是当采用液体样本的光学分析时。

收集装置沿Z轴的总长度可以约为几厘米，例如两厘米；杯子的面积可以为几平方厘米，例如2cm x 1cm；收集孔口的长度可以为几毫米(例如5mm)并且宽度为0.1mm至1mm。凸出部的长度和宽度可以为几毫米，例如10mm x 5mm，并且厚度为几百微米或甚至几毫米，例如1mm。通道的长度可以为几毫米或几厘米，宽度为几百微米至几毫米，并且厚度约为几十微米至几毫米。例如，测量室的长度(沿Z轴)可以为6.5mm，最大宽度(沿Y轴)为3mm，深度(沿X轴)为150μm。这些数量级仅仅以示例的方式给出。

图3a至3c是分析系统的分析装置的适于容纳收集装置(例如图2a和2b中所示的收集装置)的一部分的示意图。

在图3a中，壳体120用虚线表示，并从外壳的上部111中的开口121延伸到外壳110的内部空间中。壳体120部分地由锁定与脱离装置130限定，锁定与脱离装置130包括锁定构件140、脱离构件132、解锁构件133和支承表面131。

锁定构件140是相对于外壳可移动的部件，适于远离或朝向壳体120移动。它包括面向壳体120的接触表面141，接触表面141由位于开口121附近的第一或接合部141a形成，第一或接合部141a相对于壳体的纵向轴线倾斜，使得锁定构件140在远离壳体的开口121的方向上朝壳体120的方向逐渐延伸。接触表面141具有平行于壳体的纵向轴线的第二或支承部141b。接触表面141的间隔部141a和支承部141b通过阶梯彼此接合，该阶梯形成抵接部143的抵接表面142，该抵接部143相对于开口面向壳体的远端部。锁定构件140能够远离或朝向壳体移动，这里为沿着X轴平移。然而，锁定构件的移动受到复位元件144的限制，该复位元件144施加倾向于使锁定构件朝向壳体(这里在+X方向上)移动的力。此处该复位元件144是压缩弹簧。

锁定与脱离装置130还包括解锁构件133，解锁构件133适于在远离壳体120的方向上(这里在-X方向上)移动锁定构件140，以便将抵接部143推出壳体。这里该解锁构件133是设置在外壳110外部并与锁定构件140刚性连接的按钮。

锁定与脱离装置130还包括脱离构件132，脱离构件132面向壳体120的下部，并且适于在收集装置200插入壳体中时沿着壳体的纵向轴线(这里在+Z方向上)对收集装置200施加退出力。

锁定与脱离装置130还包括支承表面131，支承表面131沿着壳体120的一部分平行于壳体的纵向轴线延伸。锁定与脱离装置固定在外壳110上，不能移动。该支承表面可以是沿着壳体固定的板的表面。在光学检测的情况下，光学传感器152被设置在支撑板的与支承表面131相对的一侧上，支承板由对于当收集装置插入壳体中时来自收集装置的光束透明的材料制成。

检测与分析装置150优选包括光学传感器152，光学传感器152相对于下部壳体的开口121位于小于或等于2cm的纵向距离D2’处，优选小于或等于1cm，和/或相对于下部壳体120位于小于或等于2cm的横向距离D3处，优选小于或等于1cm。纵向距离D2’是指在开口121(例如，外壳的壁的向环境开放的表面处)与沿着光学传感器152的光电探测器153的Z轴的纵向中心之间测量的距离。横向距离D3是指在壳体沿着X轴的横向中心与光电探测器153的检测表面之间测量的距离。

图3b是图3a中示出的元件沿X轴的视图，在图3b中可以看出锁定构件140在这里为倒U形的中空部件，其允许位于壳体120的相对于锁定构件140的相对侧上的光源朝光学传感器的方向投射照明光束，而光束不会被锁定构件光学干涉。

图3c是图3a中示出的元件沿Z轴的视图，在图3b和图3c中，在光学检测的情况下，锁定与脱离装置130有利地包括至少一个间隔元件，这里为两个间隔元件135，这两个间隔元件135设置在透明支承表面131的相应的相对侧上。这些间隔元件135使得收集装置200能够在插入和弹出或抽出阶段远离支承表面131移动。这里每个间隔元件都由平行于壳体的纵向轴线的长条135形成，长条135沿支承表面131的Z轴的整个尺寸延伸并且有利地延伸到锁定构件140的抵接表面142。此外，该长条在其纵向端部135a、135b处是倾斜的，以防止收集装置200在插入和弹出或抽出的阶段卡住。为了将收集装置200在其插入和弹出或抽出期间远离支承表面131移动，这些长条相对于支承表面突出例如几百微米至几毫米，例如约200μm。这使得可以避免收集装置200在透明支承表面131上摩擦的风险，该摩擦容易降低透明表面131的光学表面质量，这可能会干扰朝光学传感器的方向传输的光束，或者甚至还使光学传感器152和板134的组件受到由该摩擦产生的剪切应力从而使该组件恶化。

在光学检测装置的情况下，光学检测装置包括面向壳体120设置的光电探测器153，这里相对于壳体布置在透明支承表面131的相对侧上，支承表面能够封装光电探测器153。当收集装置插入壳体中时，光电探测器153适于检测来自位于收集装置的测量室中的液体样本的光束。入射到光电探测器153上的这些光束可以是液体样本响应于光源的照射而发出的，或者对应于由液体样本传输的照明光束的一部分。被检测的光束可以在覆盖红外光和/或可见光和/或紫外光的光谱范围内。光电探测器可以是CCD(电荷耦合元件)传感器类型或CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器类型，并且有利地是矩阵类型，以便获取液体样本的图像。光源(参见图1b)可以包括一个或多个发光二极管，或者甚至是激光二极管，例如半导体激光二极管，在适当的情况下为VCSEL(垂直腔面发射激光器)类型。

光学检测装置可以适于根据所谓的无透镜成像技术来进行光学检测。当液体样本中待检测分析物是衍射物体时尤其如此。为此，选择光源151来发射相干照明光束。它可以是激光二极管，例如半导体激光二极管，例如，甚至是装配有膜片的发光二极管使得可以增加所发射的辐射的相干性，或者是尺寸足够小而不需要使用膜片的发光二极管，例如，二极管的直径小于将二极管与壳体分开的距离的十分之一。光电探测器153是矩阵类型的，以便因此获得由存在于液体样本中的分析物透射和/或衍射的辐射的图像。光电探测器被布置在距离壳体120一定距离处，例如沿X轴距离壳体的中心位置100μm至几厘米(含)处，如小于或等于1cm，并且有利地在100μm至2mm(2mm含)处。存在于壳体中的测量室221与光电探测器153之间的小距离使得可以在测量室被照亮时限制衍射图案之间的干涉现象。可以避免依赖在壳体和光电探测器之间布置的放大光学器件。可以提供每个都布置在光电探测器的像素之前的微透镜阵列，以改善光电探测器的每个像素的光学收集，而无需提供放大功能。

接下来将参照图4a和4b来介绍分析方法，图4a和4b示出了在插入分析装置期间(图4a)以及当处于锁定位置时(图4b)的收集装置。

如图4a所示，收集装置200插入分析装置100的壳体120中。在该插入阶段期间，尾端件224与锁定构件140的接触表面141的接合部141a接触，并且在被引入壳体中时，其在-X方向上逐渐推动锁定构件140，这导致弹簧144的装备待发。然后，尾端件224与脱离构件132(这里为压缩弹簧)接触，并驱动该弹簧装备待发，这反映在由脱离构件132向主体220施加的退出力中。如果需要防止收集装置200在插入和弹出或抽出阶段期间在支承表面131上摩擦，则提供间隔元件135以在锁定构件的抵接部143与主体220的支承部225相对接合之前，借助于长条135和尾端件224之间的接触将主体220与支承表面131间隔开。

如图4b所示，当主体220(图4a中所示)的支承部225在-Z方向上超过锁定构件140的抵接部143时获得锁定位置。然后，复位弹簧144使得锁定构件140朝壳体的方向移动，从而引起抵接部分的接合，即，使得抵接部143与支承部225接触。同时，接触表面141的支承部141b在收集装置的尾端件224上朝+X方向施加一个力，使得收集装置与支承表面131接触。这可以通过尾端件224不再与间隔元件135接触以及主体220的中心部223不被间隔件元件135推回来实现，其中，所述中心部223沿Y轴的宽度小于尾端件224的宽度以及间隔元件135之间的间隔。

因此，收集装置200通过脱离构件132和锁定构件140的抵接部143的联合作用相对于Z轴锁定，其中脱离构件132在收集装置200上施加+Z方向上的力，锁定构件140在收集装置200的支承部225上施加-Z方向上的反作用力。此外，收集装置200通过借助于由锁定构件140的接触表面141的支承部141b施加在尾端件224上的+X方向上的力而与支承表面131接触来相对于X轴锁定。

因此，收集装置被锁定在壳体中，并且相对于支承表面以完美受控的方式定位，这使得可以防止在随后的检测步骤中收集装置被不经意地移动的所有风险，并且因此使得当基于光学技术时，特别是涉及上述无透镜成像技术时，可以提高检测的精确度和可靠性。

随后沉积液体样本。为此，一定量的液体(例如人的指尖上的一滴血)被沉积在收集装置的接收表面211上。如上所述，在这个阶段，接收表面可以基本垂直于重力轴线取向。当使用者按压接收表面时，收集部与外壳接触时，收集装置受到并传递到外壳的壁的机械应力被最小化。此外，接收表面相对于测量室的这种布置使得可以仅必须沉积有限量的液体样本，将收集孔口与测量室分开的距离和将壳体的开口相对于光学传感器分开的距离被最小化。在该沉积阶段期间，使用者能够手持测量装置100。

液体样本例如通过毛细作用从收集孔口朝测量室的方向移动，在测量室221中和/或流体通路222(参见图1b或2a)中可能存在(干燥或冷冻干燥的)试剂。在这种情况下，接下来会进行化学反应，对化学反应的参数进行检测进而进行分析。该检测可以是比色的，例如，光学检测装置然后通过光度测定反应时样本的最终颜色来进行检测，颜色的强度与存在于样本中的分析物的浓度成比例。如上所述，尤其借助于通过收集装置的主体所压靠到的支承表面而实现的光学传感器相对于测量室可控的定位和接近度，可以实现通过无透镜成像的特别优化的光学检测。从检测装置获得的原始数据被传送到分析单元，分析单元处理所测量的信息并在屏幕上向使用者显示结果。

在对液体样本进行检测并且在适当的情况下进行分析之后，使用者能够从分析装置100中弹出或抽出收集装置200。为此，使用者致动解锁构件133，解锁构件133移动锁定构件140直到抵接被释放，即消除了抵接部143和收集装置的支承部225之间的机械接触。通过脱离构件132(这里为装备待发的弹簧)施加到收集装置200的复位力使得收集装置200从壳体120中优选地部分退出，换言之部分抽出。当存在间隔元件135时，尾端件224与间隔元件接触，从而收集装置在移动阶段的任何时刻都不再与透明支承表面131接触。因此，这里退出力导致收集装置部分抽出，收集装置在解锁位置部分地容纳在壳体120中。然后可以翻转分析装置，使得收集装置完全掉落到壳体外，并且适当时落入为此设置的容器中。这使得可以避免必需操作接收表面可能包含液体样本残留的收集装置。当然，脱离构件132的复位力还可以足以驱动收集装置200完全弹出壳体120。

图5a和5b是锁定与脱离装置130的一部分的一个示例的立体图，特别是锁定构件(图5a)和脱离构件(图5b)的立体图。

在图5a中示出了包括锁定构件140的一体形成的机械部件，锁定构件140是中空的、为桥形并且安置在基座上，其中基座在一侧刚性地延伸直到形成解锁构件133的一部分(即，这里为按钮)，并且在相对侧上刚性地延伸直到形成压缩弹簧形式的复位构件144的柔性部分。

在图5b中示出了形成脱离构件132的机械部件。该部件包括倾斜的柔性叶片，使得其在收集装置插入壳体中并处于锁定位置时能够施加退出力。该部件用于在图5a所示的基座的有孔部分的水平处在锁定构件140下方接合。

图6是设置有加热装置170的光学传感器152的一个示例的示意性剖视图，其中加热装置170用于对支承表面131进行热调节，并且因此对包含测量室的收集装置的主体的中心部进行热调节。

这里光学传感器152包括光电探测器153，光电探测器153经由陶瓷体(未示出)安置在电子卡154(例如印刷电路板(PCB))上，以向光电探测器153供电并且朝分析单元的方向传送检测信号。这里光电探测器被封装在包括对入射光束透明的板的二级保护盖155中。支承表面131(这里为板134的面向壳体的面)安置在包括加热装置170的一部分的外围的第二电子卡156上。

加热装置170包括至少一个加热元件171并且优选地至少包括温度探头172和热调节单元173，加热元件和温度探头与热调节单元电连接。

加热元件171适于例如通过焦耳效应发热，并且被定位成当其与支承表面131接触时能够将该热流传递到主体的中心部。这可以涉及与导电且优选透明的层171b相关联的导电轨171a，例如金属轨，该导电轨171a适于在载有电流时发热。因此，导热层171b能够位于板134的面向壳体的表面的水平处从而形成支承表面131，和/或设置在其相对的面上。导热层171b可以是丝网印刷或喷涂在板的面上的一层透明材料，例如非晶硅或者甚至是氧化铟锡(ITO)。该层172b提供了由金属轨171a发出的热量的传播，金属轨171a位于例如外围的卡156和支承板134之间的界面处。它例如经由外围的接线柱和电子卡与电流源电连接，后者进而与调节单元173连接。

替选地，加热元件除了导电轨之外还可以包括支承板134本身。在这种情况下，例如，板由导热并且优选光学透明的材料制成，比如蓝宝石。进而可以省略层171b。

这里提供了能够测量温度的探头172，其优选地定位成尽可能靠近支承表面131。探头172与调节单元173电连接以向其传送测量的温度值。

调节单元173与金属轨171a和温度探头172电连接。调节单元173向电流源发送设定的点信号，该设定的点信号反映在轨171a中的电流值中，并且由此产生目标温度值。可以根据由探头172测量的温度的值来校正该目标温度值。

因此，当收集装置的主体220与支承表面131接触时，加热装置170使得可以提供对液体样本的热调节。因此，除了能够使测量室相对于光电探测器可控地定位之外，支承表面还具有使得可以对测量室进行热调节的另一优点。

刚刚描述了特定的实施例。对本领域技术人员而言，不同的变型和修改将是显而易见的。

因此，取代光学检测或者除了光学检测之外，检测装置还可以提供对液体样本的一种或多种特性进行的电化学检测。为此，测量室可以配备一个或多个电极。当收集装置插入分析装置中时，这些电极能够与例如定位在支承表面的水平处的电触头接线柱接触，这些接线柱与电压源或电流源电连接。因此，能够在电极上施加电势差或电流，并且能够检测进而分析液体的电化学特性。

Claims

1.一种用于分析液体样本的系统(1)，其包括分析装置(100)，所述分析装置(100)包括：

-外壳(110)，其限定内部空间并且包括通向壳体(120)的直通开口(121)，其中所述壳体(120)适于容纳用于收集所述液体样本的装置(200)的一部分，并且所述壳体(120)设置在所述内部空间中以从所述开口(121)沿着收集装置(200)的所谓的插入纵向轴线纵向地延伸，

-装置(150)，其用于检测和分析所述液体样本的至少一个代表性参数，

其特征在于，所述系统还包括用于收集所述液体样本的装置(200)，所述收集装置(200)包括：

-主体(220)，其沿着纵向轴线延伸并且包括测量流体室(221)，所述测量流体室(221)适于沿着所述壳体(120)的插入纵向轴线纵向地插入到所述壳体(120)中；

-接收表面(211)，当所述主体(220)插入到所述壳体(120)中时，其位于所述壳体(120)外部以接收所述液体样本，所述接收表面(211)组装到所述主体(220)并且基本垂直于所述主体的纵向轴线延伸，并且包括与所述测量室(221)流体连通的收集孔口(212)。

2.根据权利要求1所述的分析系统(1)，其中所述分析装置(100)的壳体(120)和所述收集装置(200)的大小都被设定为使得当所述收集装置的主体(220)插入所述壳体中时，所述收集孔口(212)与所述测量室(221)之间的距离(D1)约等于所述壳体的开口(121)与所述测量室(221)之间的距离(D2)，并且优选小于或等于2cm。

3.根据权利要求1或2所述的分析系统(1)，其中所述收集装置(200)包括组装到所述主体(220)的收集部(210)，并且所述收集部(210)的一个表面形成所述接收表面(211)，当所述收集装置的主体(220)插入所述壳体(120)中时，所述收集部(210)在所述壳体的开口(121)的边缘处与所述外壳(110)的壁接触。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的分析系统(1)，其中所述外壳包括通过侧壁(113)彼此连接的上壁(111)和下壁(112)，所述侧壁(113)的尺寸小于所述上壁(111)和所述下壁(112)的尺寸，所述壳体的开口(121)位于所述外壳(110)的上壁(111)的水平处，并且所述壳体朝所述下壁的方向基本垂直于所述壳体的上壁延伸。

5.根据前一项权利要求所述的分析系统(1)，其中所述外壳的上壁(111)包括显示屏(114)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的分析系统(1)，所述分析系统(1)包括支承表面(131)，所述支承表面(131)相对于所述壳体(120)固定并且被设置为通过平行于所述壳体的纵向轴线延伸来部分地限定所述壳体，并且当所述收集装置的包含所述测量室(221)的主体(220)插入所述壳体(120)中时与所述主体(220)的一部分接触。

7.根据前一项权利要求所述的分析系统(1)，其中检测与分析装置(150)包括光学传感器(152)，所述光学传感器(152)位于所述支承表面(131)的与所述壳体(120)相对的一侧上，当所述收集装置的主体(220)插入所述壳体(120)中时，所述支承表面(131)对于来自所述测量室(221)的光束是透明的。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的分析系统(1)，其中所述检测与分析装置(150)包括光学传感器(152)，所述光学传感器(152)位于相对于所述壳体的开口(121)小于或等于2cm的纵向距离(D2’)处，和/或位于相对于所述壳体(120)小于或等于2cm的横向距离(D3)处。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的分析系统(1)，所述分析系统(1)包括锁定与脱离装置(130)，所述锁定与脱离装置(130)适于将所述主体(220)保持在所述壳体(120)内的锁定位置，并且所述锁定与脱离装置(130)包括：

-脱离构件(132)，其适于当所述主体(220)插入所述壳体(120)中时，在平行于所述壳体的纵向轴线的方向上对所述主体施加退出力，并且所述脱离构件(132)面向所述壳体的开口(121)；

-锁定构件(140)，其包括至少一个抵接部(143)，所述抵接部(143)适于当所述主体(220)插入所述壳体(120)中并处于所述锁定位置时与所述主体(220)的支承部(225)接触，从而固定此时受到沿着所述壳体的纵向轴线的退出力的所述收集装置(200)。

10.根据权利要求9所述的分析系统(1)，其中所述收集装置的主体(220)的支承部(225)由所述主体的侧肩部形成，所述侧肩部位于包含所述测量室(221)的所谓的中心第一部(223)与所述主体(220)的相对于所述接收表面(211)的远端之间。

11.根据当从属于权利要求6或7时的权利要求9或10所述的分析系统(1)，所述分析系统(1)包括至少一个间隔元件(135)，所述间隔元件(135)沿所述支承表面(131)的边界纵向设置并且相对于所述支承表面(131)朝所述壳体的方向突出，所述间隔元件(135)的纵向端部(135a、135b)是倾斜的，以便当所述主体(220)在所述壳体中沿所述纵向轴线移动时将所述主体(220)与所述支承表面(131)间隔开。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的分析系统(1)，其中所述锁定构件(140)能够相对于所述壳体(120)基本横向于所述壳体(120)的纵向轴线移动，并且适于当所述主体(220)插入所述壳体中时，朝所述支承表面(131)的方向对所述主体(220)施加支承力。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的分析系统(1)，其中所述锁定与脱离装置(130)包括解锁构件(133)，所述解锁构件(133)的致动适于引起所述锁定构件(140)的移动，从而引起所述锁定构件(140)的抵接部(143)和所述收集装置的支承部(225)之间的抵接的断开，导致所述主体(220)由于所述退出力的作用而相对于所述壳体退出。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的分析系统(1)，其中所述检测与分析装置(150)包括至少一个光源(151)和光学传感器(152)，当所述收集装置的主体插入所述壳体中时，所述至少一个光源(151)和光学传感器(152)沿着所述测量室(221)的照明轴线设置在所述壳体(120)的相应的相对侧上，所述锁定构件(140)包括定位在所述光源(151)和所述光学传感器(152)之间的中空部分，使得所述照明光束能够穿过所述中空部分沿着所述照明轴线传播。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的分析系统(1)，所述分析系统(1)还包括具有加热元件(171)的加热装置(170)，当所述主体插入所述壳体中并与所述支承表面接触时，所述加热元件(171)适于经由所述支承表面(131)向所述测量室(221)传递热量。

16.一种使用根据前述任一项权利要求所述的分析系统(1)对液体样本进行分析的方法，其中

-将收集装置的主体(220)引入到壳体(120)中；

-将液体样本沉积在收集装置的接收表面(211)上，使得其与收集孔口(212)接触；

-检测并分析所述液体样本的至少一个代表性参数；

-将所述收集装置从所述分析装置的壳体中抽出。

17.根据前一项权利要求所述的分析方法，其中，在将所述液体样本沉积在所述接收表面上的过程中，使用者手持所述分析装置(100)。

18.根据前一项权利要求所述的分析方法，其中，在将所述液体样本沉积在所述接收表面上的步骤中，所述接收表面被定向为基本垂直于重力轴线。