CN110291379A - 一种比色皿 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种比色皿，包括：带有样品腔的主体，该样品腔通过位于主体外面的开口与比色皿外部连通，其中，样品腔由第一样品腔和第二样品腔组成，第一样品腔与开口液体连通，第二样品腔具有与第一样品腔液体连通的一端以及封闭的第二端，第二样品腔仅通过第一样品腔与比色皿外部液体连通，第一样品腔的宽度大于第二样品腔，此外，开口的最大宽度大于或等于第一样品腔的最大宽度，第一样品腔的最大宽度大于或等于第二样品腔的最大宽度，从开口到第二样品腔的封口端的样品腔的宽度保持不变或沿其长度方向的每个点减少。

Description

一种比色皿

技术领域

本发明涉及一种比色皿，尤其用于分析离心液体样品的比色皿。

背景技术

使用分析仪器测定比色皿内液体的光学特性。在此类仪器中，比色皿至少加入一定量的分析用液体样品，然后放入仪器内。光辐射(或其它辐射)穿透液体，即可测量液体样品的特性。

已有比色皿类型示例参见EP2096444A1、EP1055112A1以及WO2007/008137。

血液和其它液体样品的光学分析广泛用于医学诊断，包括贫血症诊断。例如，光学分析仪器可以分析确定血液样品的血细胞比容，以及是否存在血红蛋白及其数量。

比色皿是分析系统的一部分，是一次性用品，每次测量都需要使用新的比色皿。要让使用者能够快速轻松地将样品注入比色皿，这很重要。制造成本低、能够轻松放入并固定在光学分析仪器支架，以及使用完毕后能轻松地从支架上取下，这些对于比色皿都是十分重要的因素。

此外，需要能够在分析过程中提供保证不存在气泡的液体样品，以提高光学分析准确性，这也很重要。液体样品中存在气泡会降低光学分析结果的质量。此外，将比色皿注入尽可能多的样品体积以进一步提高测量准确性同样也很重要。

发明内容

本发明的目标是提供一种此类型比色皿的改进产品。

相应地，本发明的一个方面提供一种比色皿，包括：

带有样品腔的主体，该样品腔通过位于主体外面的开口与比色皿外部连通，其中，样品腔由第一样品腔和第二样品腔组成，第一样品腔与开口液体连通，第二样品腔具有与第一样品腔液体连通的一端以及封闭的第二端，第二样品腔仅通过第一样品腔与比色皿外部液体连通，第一样品腔的宽度大于第二样品腔，此外，开口的最大宽度大于或等于第一样品腔的最大宽度，第一样品腔的最大宽度大于或等于第二样品腔的最大宽度，从开口到第二样品腔的封口端的样品腔的宽度保持不变或沿其长度方向的每个点减少。

作为有利设计，第二样品腔的体积大于或等于第一样品腔的体积。

作为优选，第一样品腔的体积为第二样品腔体积的75-95％。

出于方便，第一样品腔的体积大约为第二样品腔体积的90％。

作为有利设计，第二样品腔的体积小于或等于第一样品腔的体积。

作为优选，第二样品腔的体积小于第一样品腔体积的5 90％。

出于方便，第二样品腔的体积小于第一样品腔体积的70％。

作为有利设计，第一样品腔的宽度从开口到第一样品腔与第二样品腔之间的结合处逐渐变小。

作为优选，第二样品腔的宽度沿其长度方向基本不变。

出于方便，样品腔的深度在其区域内基本不变。

作为有利设计，第二样品腔的封闭端基本平坦。

作为优选，第二样品腔的封闭端为曲面。

出于方便，比色皿还进一步包括一个捏持部，在使用中便于使用者捏持。

作为有利设计，样品腔在连接到捏持部或与捏持部集成一体的样品部内形成，从而形成比色皿主体。

作为优选，开口在样品部的顶端形成，并围绕顶端的至少一部分延伸，以便样品部在开口的两边形成一对凸出的等间距唇形凸缘。

本发明的另一个方面提供了一种分析液体的方法，包括下列步骤：根据任何上述方法准备一个比色皿；

将比色皿的开口接触液体，以便将液体吸入样品腔；将比色皿放入可围绕旋转轴旋转的离心机，比色皿在离心机的放置应使第一样品腔比第二样品腔更靠近旋转；旋转离心机内的比色皿，以便以离开旋转轴的方向对液体样品施加力，让液体样品从第一样品腔进入第二样品腔；当液体在第二样品腔时，分析至少一项样品特性。

出于方便，当液体被吸入第一样品腔时，不被吸入第二样品腔。

作为有利设计，液体通过毛细作用被吸入第一样品腔。

作为优选，分析第二样品腔中的液体的步骤包括：在比色皿的一侧提供至少一个辐射源；在比色皿的另一侧提供至少一个辐射传感器；分析至少一个辐射源的辐射传输穿透第二样品腔中的液体的程度。

出于方便，分析第二样品腔中的液体的步骤包括：在比色皿的一侧提供至少一个辐射源；在比色皿的同一侧提供至少一个辐射传感器；分析至少一个辐射源的辐射被第二样品腔中的液体反射的程度。

附图说明

为了使本发明更易于理解，现将通过举例结合相关图示描述实施例：

图1至图3和图5a显示体现本发明的比色皿；

图4a至4e显示了图1至图3和图5a中比色皿的使用步骤；以及

图5b至图5d以及图6至图9显示了体现本发明的比色皿的替代样品部。

具体实施方式

图1和图2显示了体现本发明的比色皿1的视图。比色皿包括一个捏持部2，在使用中便于使用者捏持。比色皿1还包括一个样品部3，它与捏持部2相连，或与之一体形成。图3显示了样品部3的放大透视图。

在所示例子中，捏持部2通常是平面的。在本实施例中，捏持部2形状近似于一个圆角矩形。作为优选，捏持部2设计为合适大小，以便使用者可以用拇指和食指将其捏住。例如，捏持部2可长约1厘米长，宽约1.5厘米，也可采用其它合适尺寸。

在示例中，样品部3从捏持部2的第一边4上突出。如图1和图2所示，第一边4可以是捏持部2的矩形的长边之一。

在优选实施例中，捏持部2可能具有围绕其第一边4延伸的卷边壁，或者具有两个邻边壁5的全部或部分。具备相关知识的读者可以理解，捏持部2由此包括一个可供使用者捏持的平面区域，具有卷边壁防止使用者的手指侧滑出捏持部2，同时防止使用者捏持比色皿1的样品部3。

在优选实施例中，捏持部2的一个或两个主要的面可使之粗糙或形成纹理，便更方便使用者捏持。在优选实施例中，捏持部2的平面部分的深度可约为2.5毫米，边壁的总体高度(从捏持部2的平面向两个方向延伸)可约为4毫米。

如上所述，比色皿1的样品部3与捏持部2相连或与之一体形成，并从捏持部2延伸。在本例中，样品部3从捏持部2的矩形长边4之一延伸。然而，不必一定如此，样品部3可以从捏持部2的任何合适部分延伸。应当明白，捏持部2也可以设计为任何其它适当的形状(例如，椭圆形或圆形)。

在所示例子中，样品部3形状为一般平面突出，与捏持部2位于相同或大致相同的平面上，并具有主对立面6和7。主对立面6和7最好彼此平行，且形状相同。

样品部3的深度可为2-3毫米左右。样品部3可从捏持部2延伸约11-12毫米。

在本例中，样品部3通常为三角形，三角形的底边8位于样品部3与捏持部2的交接处，并逐渐向样品部3与捏持部2之间最远的顶点9的方向逐渐变小。

品部3有一个形成于其中的样品腔10。

样品腔10包含有两个子腔。第一个样品腔11形成于样品部3的顶点9处或附近，并与在样品部3的顶点9处形成的开口12(详见图3)连通。开口12包括在样品部3的顶点9处形成的介于其主要表面6和7之间的间隙。作为优选，开口12的深度约为0.8毫米。

形成开口12的间隙围绕样品部3的顶点9延伸，并以细长槽的形式出现，位于或总体上位于样品部3的平面内。开口12的宽度约为3.5毫米。

由于开口12围绕样品部3的顶点9延伸，样品部3在开口12上方和下方的区域形成突出、间隔的唇形(详见图3)，出现在顶点9处。

第一样品腔11的内侧壁13与开口12的边缘相接，并从样品部3的顶点9位置向样品部3的底边8位置向内逐渐变小。作为优选，在这个逐渐变小的部分，内侧壁13基本是直的。内侧壁13朝着接合点14方向逐渐变小。然后，内侧壁13从接合点14相互平行或大致平行地沿基本直对样品部3的底边8的方向延伸。内侧壁13在其上方基本彼此平行的区域定义了第二样品腔15。第二样品腔15在其最接近捏持部2的末端在基本平坦的内端壁16内终结。第二样品腔15在其靠近一端最接近捏持部2的一端终结，并且仅可通过第一样品腔11与比色皿1的外部连通。

虽然上述讨论提及第一样品腔11与第二样品腔15接合接合点14，但在两个腔体11，15之间没有任何隔离、过滤器，或其它障碍物。两个腔体11，15相互连通，形成样品腔10的单一内部空间。

在优选实施例中，贯穿第一和第二样品腔11、15的样品腔10的深度不变或基本不变。样品腔10具有前后壁17、18，与样品部3的主要表面6、7平行或大致上平行。前壁17和后壁18最好是平的，并且彼此平行。

样品腔10的侧壁13最好与前后壁17、18成直角，并使样品腔10具有其形状。

在首选实施例中，第二样品腔15的体积大于第一样品腔11的体积。作为进一步优选，第一样品腔11的体积为第二样品腔15体积的70-95％。作为进一步优选，第一样品腔11的体积可为第二样品腔15体积的30-90％。

在替代实施例中，第二样品腔15的体积小于第一样品腔11的体积。

第一个和第二样品腔11、15的形状最好不同，即使它们的体积相近。第一样品腔11最好比第二样品腔15宽。第一样品腔11具有的宽度其最宽部分最好至少为第二样品腔15的最宽部分的1.5倍。作为进一步优选，第一样品腔11具有的宽度其最宽部分最好至少为第二样品腔15的最宽部分的2倍。

现在将描述比色皿1的使用。首先参照图4a，如上所述的一个比色皿1靠近一滴或其它量的位于表面22的血液21(如示例所示)。在实践中，表面22可能是一个人的皮肤，由于使用者(或另一个人，如医务人员)在皮肤上刺了一针，把血滴21抽出来，因此在皮肤上可能出现血滴21。

将比色皿1朝血滴21靠近，使样品部3的顶端9最靠前。

当比色皿1的顶端9接触到血滴21的表面时，血液21的一部分会通过毛细作用被吸入第一样品腔11，具备一定知识的读者都能理解这一点。由开口(如上所述)形成的突出唇形将促进产生这种毛细作用，随着血液的进入，让空气从第一样品腔中逸出。血液21仅被吸入第一样品腔11，大约可以一直到接合点14，而不被吸入第二样品腔15。血液无法被吸入第二样品腔15，因为将样品吸入第二样品腔15的毛细作用不能克服将样品保持在第一样品腔11的毛细作用，无法使被困在第二样品腔15中的空气经第一样品腔11中的血液样品逃逸出来。

然后把比色皿1从血滴21中抽出，置于离心机中，如图4c所示(离心机作用如箭头23所示)。将比色皿1放入离心机，使样品部3的顶点9直接或大致指向轴24—比色皿1将围绕其旋转。比色皿1的捏持部2离这个旋转轴24最远。

然后启动离心机，比色皿1围绕旋转轴24快速旋转。例如，转速可在5,000rpm左右，旋转方向可以是绕轴顺时针或逆时针。具备一定知识者可以知道，由于离心作用，一个力(图4c中箭头25所指)将作用于血样21，趋向于迫使血样21离开旋转轴24。

因此，施加足够的力可使血样21向离开旋转轴24向外的方向流动，从而使其从第一样品腔11进入第二样品腔15。当这种离心作用发生时，之前在第二样品腔15内的空气将向另一个方向流动，进入第一样品腔11。

当比色皿1开始在离心机内旋转时，血样21最初只保持在第一样品腔内，如上所述。第一样品腔11的侧壁13的角度设置应使得当离心开始时，第一样品腔内的血样21将流入第二样品腔15，不会超过侧壁13的顶部边缘流出样品腔10到比色皿1的外面。在图1所示的示例中，每个侧壁13的角度，相对于样品腔10的中心轴(即相对于从顶端9朝捏持部2方向穿过样品腔10中部的直线)不超过25度，最好是25度或25度左右。

虽然如此，也可假设每一个侧壁13相对于样品腔中心轴的角度可大于25度，处于一个一些血样在离心过程中可能溢出第一样品腔11角度。虽然这不是优选设计，预计这可能也不会影响使用比色皿1进行分析的准确性。

如上讨论所述，第二样品腔15的体积最好大于第一样品腔11的体积。这样，最初被保持在第一样品腔11内的血样21将全部进入第二腔体15内。作为优选，(如上讨论所述)，第二样品腔15的体积仅稍微大于第一样品腔11的体积，这样，血样21可以几乎充满第二样品腔15，从而最大限度地利用第二样品腔15内的可用空间进行分析。

然而，在其它实施例中，第二样品腔15的体积小于第一样品腔的体积。在这些实施例中，在离心操作期间，在分析保持在第二腔体内的血样时，有可能实现更高的精确度。例如，如果分析旨在确定血样中红血球的比例，那么实践中可能的情况是，红血球最多占血样体积的50％左右。在此情况下，第二样品腔15的体积可为(例如)第一样品腔11体积的约70％。

离心期间，样品将流入第二样品腔15，但是仅70％(在本例中)进入第二样品腔15，其余30％留在第一样品腔的底端(即最接近接合点的端部)。这30％不含有任何红血球，因此对于测量5红血球的存在是有效冗余。由于在这些实施例中第二腔体15的体积可能更小，第二腔体可以(例如)为与其它实施例中相同的长度，但更薄(亦即在垂直于样品部3的平面的深度减小)，从而增加红血球数量的测量精确度。

作为进一步的可能性，第二样品腔15的体积可以等于或大致等于第一样品腔11的体积。

具备一定知识的读者即知道在离心过程中如何对第二腔体15内的血样21进行分析。例如，可以在比色皿1的一侧提供一个或多个光源，并可以在比色皿1的另一侧提供一个或多个光传感器。当比色皿1旋转时，处理器可以分析从光传感器接收到的信号，从而产生关于光源发出的光有多少被第二样品腔15内的血样21吸收的信息。或者，或除此之外，可在比色皿1的同一侧设置一个或多个光传感器和光源，以测量保持在第二样品腔15内的样品反射的入射光的光量。离心机内血液分析的细节本身是已知的，这里不作详细讨论。

可以发现，上面讨论的比色皿1体现出与传统比色皿相比的诸多30优点。

首先，该比色皿易于制造。比色皿1的设计使其可以通过简单的模制工艺生产，并可成形为一个塑料(或其他材料)制件。需要特别注意的是，从样品部3的顶端9到其底边8的这一段，样品腔10的宽度减小或保持不变。这就确保了样品腔10可以很容易模制，即通过围绕包括在模具中的嵌件成型，模制工艺完成后，即可轻松从该嵌件拉下比色皿1。显然，如果样品腔的宽度从样品部3的顶端9到其底边8的这一段逐渐变宽，则不能简单地用这种方式对比色皿1进行模制。

此外，在从顶端9到底边8的这一部分，样品部3的整体外部形状或包络线在所有点上不断变宽或保持不变。这也将(如同具备一定知识的读者所能理解)有利于采用模制工艺制造。

样品腔10的形状也特别有优势。第一样品腔11相对较短而宽，从而促进毛细作用将血样流入第一样品腔11，并将空气从中排出。相比之下，第二样品腔15长而窄，因此可以进行准确和可重复分析。例如，如上所讨论，医学专家可能希望分析血液样品中的红血球浓度。在离心过程中，红血球(血液中最重的组分)会聚集在第二腔体15的封闭端16。位于封闭端16的红血球层的“深度”将指示红血球在样品中的比例。由于第二腔体15相对长而窄，且宽度不变，因此可以对所取血样的这一特性进行准确的高精度分析。

可以预见，本发明的实施例可以廉价且大量地生产，并以单个无菌包装或基本无菌包装供应，方便手持离心机/分析仪使用。

查看图5a到图5d，展示样品腔10的更多可能形状。为便于比较，上面讨论的与图1至图3相关的样品腔10的形状如图5a所示。

图5b显示了一个替代样品腔27，其中第一样品腔11的侧壁13外曲(相对于样品腔27的中心轴)，穿过两腔体的接合点14，然后与样品部3的三角形6的外侧壁会合。

转至图5c，显示了又一个样品腔28。在这个变体腔室中，第一腔体19的侧壁13从接合点14向外展开，相对于样品腔28的中心轴先转过一个锐角，然后以较平缓的角度延伸，，最后与样品部3的三角形6的外侧壁会合。

最后，图5d显示了样品腔29的另一种变体，其中样品腔15的侧壁13以更大的角度(与图5c示例相比)从两腔体接合点14相对于样品腔29的中心轴向外展开。然后侧壁13转过一个锐角，再以大致平行于样品部29的中心轴线平行的方向延伸至与样品部3的侧壁6会合。

在图5b、5c和5d所示的三种变体中，第二腔体15的形状与图5a所示相同或大致相同。具备一定知识的读者可以理解，图5b、5c和5d中所示的每一种备选设计也会带来与图1到图3和图5a中所示的设计相同的优点。

在图5b、5c和5d所示设计中，可以看出，第一样品腔11的侧壁13相对于样品腔10的中心轴而与开口12相交的角度减小(相对于图5a而言)。正如上述讨论，当比色皿1的离心开始时，保持在第一腔体11中的血样21有这样的风险：从开口12侧边泄露，而不流进第二腔体15。当比色皿1的离心操作开始时，储存在第一腔体内的血样21有可能从开口的两侧渗出，而不是流入第二样品腔15。图5b、图5c和图5d所示的设计有助于确保离心过程中更不可能发生血样21泄漏的情况。

图6-9显示了第二样品腔15的更多可选形状。在图6-9中，样品部3、第一样品腔11和开口12的总体形状相同或基本相同，如图1所示。

在图6中，第二样品腔15从接合点14到点30逐渐变窄，而不是一致的宽度。这种设计的一个优点是，如果被分析血样中的红血球或其他成分的浓度较低，则在第二样品腔15的封闭端集聚的红血球数量将更容易确定。

图7显示了另一种设计选择，类似于图6中所示的设计。然而，在本设计中，第二腔体15从接合点14到点31逐渐变窄，该点与连接样品部3的底边8的中心点和其顶点9的直线相偏离。换言之，相比样品部3的另一边，点31更靠近样品部3的三角形一边。

图8显示了另一种选择，其中第二腔体15具有基本相互平行的侧壁13，但具有圆端32，而非图1中所示的平端16。

最后，图9显示了另一种变体，其中第二腔体15大致为半个细长椭圆的形式，当侧壁13从接合点向样品部3的底边8延伸时，它们彼此向内弯曲。第二样品腔15有一个曲面封闭端13，而非图1所示的平面封闭端16。

在上面的例子中，样品部3的总体形状为三角形，其底边8相对较宽，向顶点9逐渐变小。这是首选的设计形态，因为它可以使样品部3具有较高的机械强度。然而，这样的形状并不是必须的，例如，样品部3可以采取一种相对狭窄突起形式，其宽度仅略大于样品腔10的最宽部分。

显然，本发明提供的比色皿牢固、实用、可靠，并且易于制造。

上面讨论了血样分析。然而，本发明的比色皿同样可以用于分析其他液体，例如来自发动机或其它机器的油，生产线上的化学品，或雨水。

在本说明书和权利要求中，术语“包括”及其变体表达表示包括指定的功能、步骤或整体。这些术语不应被解释为排除其他功能、步骤或组件。

在前面的描述中、下面的权利要求中或在附图中公开的，在适当情况下以特定形式或以执行公开功能的方法或实现公开结果的工艺的相关术语表述的功能，可单独或任意组合以多种形式来实现本发明。

Claims (20)

1.一种比色皿，包括：

带有样品腔的主体，该样品腔通过位于主体外面的开口与比色皿外部连通，

其中，样品腔由第一样品腔和第二样品腔组成，第一样品腔与开口液体连通，第二样品腔具有与第一样品腔液体连通的一端以及封闭的第二端，第二样品腔仅通过第一样品腔与比色皿外部液体连通，第一样品腔的宽度大于第二样品腔，

此外，开口的最大宽度大于或等于第一样品腔的最大宽度，第一样品腔的最大宽度大于或等于第二样品腔的最大宽度，从开口到第二样品腔的封口端的样品腔的宽度保持不变或沿其长度方向的每个点减少。

2.根据权利要求1所述的比色皿，其特征在于，第二样品腔的体积大于或等于第一样品腔的体积。

3.根据权利要求2所述的比色皿，其特征在于，第一样品腔的体积为第二样品腔体积的75-95％。

4.根据权利要求2或3所述的比色皿，其特征在于，第一样品腔的体积为第二样品腔体积的90％。

5.根据权利要求1所述的比色皿，其特征在于，第二样品腔的体积小于第一样品腔的体积。

6.根据权利要求5所述的比色皿，其特征在于，第二样品腔的体积小于第一样品腔体积的90％。

7.根据权利要求6所述的比色皿，其特征在于，第二样品腔的体积5小于第一样品腔体积的70％。

8.根据前面任一权利要求所述的比色皿，其特征在于，第一样品腔的宽度从开口到第一样品腔与第二样品腔之间的结合处逐渐变小。

9.根据前面任一权利要求所述的比色皿，其特征在于，第二样品腔的宽度沿其长度方向不变。

10.根据前面任一权利要求所述的比色皿，其特征在于，样品腔的深度在其区域上不变。

11.根据前面任一权利要求所述的比色皿，其特征在于，第二样品腔的封闭端基本为平面。

12.根据权利要求1-10当中的任何一个所述的比色皿，其特征在于，第二样品腔的封闭端为曲面形状。

13.根据前面任一权利要求所述的比色皿，进一步包括一个捏持部，在使用中便于使用者捏持。

14.根据权利要求13所述的比色皿，其特征在于，样品腔在连接到捏持部或与捏持部集成一体的样品部内形成，从而形成比色皿主体。

15.根据权利要求14所述的比色皿，其特征在于，开口在样品部的顶端形成，并围绕顶端的至少一部分延伸，以便样品部在开口的两边形成一对凸出的等间距唇形凸缘。

16.一种分析液体的方法，包括下列步骤：

根据前述任何权利要求，准备一个比色皿；

将比色皿的开口接触样品液体，以便液体被吸入样品腔；

将比色皿放入可围绕旋转轴旋转的离心机，比色皿在离心机的放置应使第一样品腔比第二样品腔更靠近旋转；

旋转离心机内的比色皿，以便以离开旋转轴的方向对液体样品施加力，让液体样品从第一样品腔进入第二样品腔；

以及

当液体在第二样品腔时，分析至少一项样品特性。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，当液体被吸入第一样品腔时，不被吸入第二样品腔。

18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，液体通过毛细作用被吸入第一样品腔。

19.根据权利要求16到18所述的方法，其特征在于，分析第二样品腔中的液体的步骤包括：在比色皿的一侧提供至少一个辐射源；在比色皿的另一侧提供至少一个辐射传感器；分析至少一个辐射源的辐射传输穿透第二样品腔中的液体的程度。

20.根据权利要求16到19所述的方法，其特征在于，分析第二样品腔中的液体的步骤包括：在比色皿的一侧提供至少一个辐射源；在比色皿的同一侧提供至少一个辐射传感器；分析至少一个辐射源的辐射被第二样品腔中的液体反射的程度。