CN111491737B - 用于容纳流体样本的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多次使用装置(1)，其中流体样本，特别是血液样本可经由入口(16)进入装置(1)的测量室(3)，流经测量室(3)，并且经由出口(17)离开测量室(3)。装置(1)包括限定测量室(3)的外部界限的内壁表面(9)。内壁表面(9)包括表面结构(13)，该表面结构适于在流体样本(4)经由入口(16)进入测量室(3)中时、在流体样本(4)流经测量室(3)时、以及在流体样本(4)经由出口(17)离开测量室(3)时控制流体样本(4)的流动前沿(6)在方向(x)上的传播。表面结构(13)的形状可根据流体样本(4)的流动前沿(6)的流速进行选择，其中流速可由测量室(3)的入口(16)与出口(17)之间的压力差来施加。

Description

用于容纳流体样本的装置

技术领域

本发明涉及一种用于容纳流体样本，尤其是体液样本诸如血液样本的装置。此外，本发明涉及一种包括用于容纳流体样本的装置的分析设备，其中分析设备可适于进行血气分析。另外，本发明涉及一种用于分析存储在用于容纳流体样本的装置之内的流体样本的方法。

背景技术

众所周知的是用血液样本来填充用于容纳流体样本的装置的测量室。该装置可为传感器盒或其一部分，其中盒容纳在分析设备之内，该分析设备适于分析血液样本，特别是进行血气分析。

如果以最佳方式填充和排空测量室，流体应遵循对称传播形状或路径。然而，在一些情况下，测量室内侧的表面张力与流体表面张力之间的特定比率致使流体的传播形状不对称。这将使排空测量室之后样本之内滞留空气和残留样本的风险增加。这对于具有小尺寸流体通道和微通道的分析仪是众所周知的问题。改变测量室内侧的表面张力(硅氧烷)会使排空测量室之后空气截留和残留样本的问题恶化。该类型问题可至少部分地通过避免硅氧烷，通过改变流体的表面张力，或通过改变测量室内侧的表面张力得以解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于容纳流体样本的可选装置，其能够使排空测量室之后测量室中滞留空气和残留样本的风险下降。

该问题由根据独立权利要求的主题来解决。从属权利要求、以下描述和附图示出了本发明的实施方案。

本申请提出通过使用受限流体传播技术来确保测量室被流体样本良好控制地填充并且排空。特别地，相比于流体前缘的中心，流体传播可在测量室的壁处受到限制。在一个实施方案中，这通过将一定范围的毛细力限制成在有限尺寸的区段中起作用来实现。对流体传播的限制能够使流体的流动前沿的形状过于不对称的风险降低。特别地，其使得相比于流动前沿的中心，流动前沿不会在表面结构的区域中传播太超前或太落后。因此，可使排空测量室之后样本中滞留空气的风险以及残留样本的风险下降。

根据本发明的第一方面，提供了一种装置。该装置可为多次使用装置。在本上下问中，“多次使用”特别意指可以使用装置若干次。例如，可以用流体样本填充装置的测量室，然后借助于合适的传感器来分析流体样本。随后，可通过使用合适的冲洗液对测量室进行冲洗。此外，可以执行质量控制步骤，以确保传感器准备就绪并设置用于分析下一个流体样本。例如，测量室可填充有质控液(在前述冲洗步骤之后)。如果来自那些液体的读数处于特定范围内，这可指示传感器按预期执行并且装置准备好用于容纳和分析下一个流体样本。

一般来讲，装置可适于容纳流体样本。特别地，装置可包括入口和出口，其中流体样本可经由入口进入装置的测量室，可流经测量室，并且可经由出口离开测量室。特别地，装置可适于实现流体样本的流动路径，该流动路径单向地贯穿多次使用装置，即仅在一个方向上。尽管装置旨在用于单向流动，但可能有必要结合冲洗或清洁工序以在短时间内恢复流动。流体样本可为生物样本例如生理流体，诸如经稀释或未经稀释的全血、血清、血浆、唾液、尿液、粪便、胸膜液、脑脊液、滑液、乳、腹水液、透析液、腹膜液或羊水。其他生物样本的示例包括发酵液、微生物培养物、废水、食品等。流体也可为另一种液体。液体可以选自：质控材料、冲洗液、缓冲液、校准液等。

装置可为传感器盒或其一部分。传感器盒可用于分析设备中，尤其是用于进行血气分析的分析设备中。例如，申请人的EP2147307B1公开了一种传感器盒/传感器组件，其中可有利地实现如本申请所提出的装置。所述传感器盒/传感器组件包括离散的分析物传感器，这些分析物传感器并排布置在基板上(顺式构型)和对置的基板上(反式构型)。装置可包括内壁表面，该内壁表面限定用于容纳流体样本的测量室的外部界限。内壁表面可由装置的主体部分形成。在一些实施方案中，测量室包括1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个、19个、20个、21个、22个、23个、24个、25个、26个、27个、28个、29个、或30个传感器。在一些实施方案中，测量室包括至少一个、至少两个、至少三个、至少四个、至少五个、至少六个、至少七个、至少九个、至少10个、至少11个、至少12个、至少13个、至少14个、至少15个、至少16个、至少17个、至少18个、至少19个、或至少20个传感器。传感器可布置在第一基板上和/或第二基板上，其中根据本发明的装置可夹置在第一基板与第二基板之间。此外，测量室可为透明的，使得流体样本，尤其是血液样本可通过位于测量室之外的合适传感器进行分析。传感器也可布置在折叠或卷起的基板上，由此传感器面向彼此，如在例如WO 2016/106320和WO 2013/163120中所述。

为了避免当测量室填充有流体样本时或者当测量室排空时液体样本在测量室之内以过于不对称的方式传播，内壁表面可包括表面结构。当流体样本经由入口进入测量室中时，当流体样本流经测量室时，以及当流体样本经由出口离开测量室时，表面结构可适于控制流体样本的流动前沿在一个方向上的传播。相似地，尤其是当流体样本流经测量室时，并且当流体样本经由出口离开测量室时，表面结构可适于控制流体样本的最后部上的端面(与流动前沿相反地延伸)在所述方向上的传播。所述端面可为气体前沿，特别是空气前沿，其尤其是在与流体样本的流动前沿传播通过测量室相同的方向上传播通过测量室。

表面结构可存在于与流体接触的测量室的所有壁或表面上，或者其可存在于所述壁或表面的一部分或区段上。在一个实施方案中，表面结构(13)存在于限定用于容纳流体样本(4)的测量室(3)的外部界限的内壁表面(9)上。在一个实施方案中，表面结构存在于限定用于容纳流体样本(4)的测量室(3)的外部界限的内壁表面(9)的区段上。在一个实施方案中，表面结构存在于内壁表面的一个或多个区段上，所述区段从测量室的入口延伸至出口。在一个实施方案中，表面结构存在于内壁表面的一个或多个区段上，所述区段部分地从测量室的入口延伸至出口。在一个实施方案中，表面结构存在于与一个或多个传感器相同的内壁表面上，诸如例如传感器基板上。在一个实施方案中，表面结构存在于与一个或多个传感器不同的内壁表面上，诸如例如间隔件、垫圈、或提供内壁表面的另一部件上。通过使表面结构优选地均匀分布在内壁表面上来控制流体流动。在一个实施方案中，表面结构存在于从入口延伸到出口的内壁表面的两个或更多个区段上，这些区段彼此相对定位或者均匀地或几乎均匀地分布在垂直于流动方向X的测量室的截面的周边处。在一个实施方案中，存在于内壁表面的两个或更多个区段上的表面结构部分地从入口延伸到出口。在一个实施方案中，一个或多个区段可为1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个、19个、20个、21个、22个、23个、24个、25个、26个、27个、28个、29个、或30个区段。在一个实施方案中，一个或多个区段可为至少1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个、19个、20个、21个、22个、23个、24个、25个、26个、27个、28个、29个、或至少30个区段。

表面结构可根据流体样本的流动前沿的流速进行选择，其中流速可由测量室的入口与出口之间的压力差来施加。例如，可向测量室的出口施加真空，使得流体样本经由入口被吸入测量室中。另选地，可向测量室的入口施加具有高于大气压的值的超压力，使得流体样本被推入测量室中。在入口与出口之间的压力差可例如从0atm并最多至包括0.40个大气压(atm)，诸如例如约0.01atm；0.02atm；0.03atm；0.04atm；0.05atm；0.10atm；0.15atm；0.20atm；0.25atm；0.30atm；0.35atm；或0.40atm。此类压力差可导致流体样本的流速从0mm/s并最多至包括100mm/s，诸如例如约5mm/s；10mm/s；15mm/s；20mm/s；25mm/s；30mm/s；35mm/s；40mm/s；45mm/s；50mm/s；55mm/s；60mm/s；65mm/s；70mm/s；75mm/s；80mm/s；85mm/s；90mm/s；95mm/s；或100mm/s。

表面结构可防止流体样本通过毛细力进入测量室。相反，必须在入口与出口之间施加压力差(如上所述，在出口处施加真空或在入口处施加超压)，使得流体样本被迫进入测量室。压力差也使得测量室可再次排空，特别是在已进行测量之后。理想地，压力差迫使已进入测量室的整个流体样本在测量之后再次离开测量室。流动前沿的速度可根据表面结构的形状进行调节。

表面结构可包括交替的隆起和凹陷(reductions)或凹入(indentations)。表面结构可包括至少一个表面结构元件，该表面结构元件适于减弱或增强流体样本沿表面结构的毛细力。

特别地，表面结构元件或至少一个表面结构元件可具有选自以下的形状：半圆形、半椭球形、三角形、梯形、平行四边形、矩形、正方形、它们的任何融合体、以及它们的任何组合。而且，表面结构可为同相或异相。

表面结构元件的尺寸可以变化。表面结构元件的基部处的宽度(w)可为1mm或更小，诸如例如小于1.00mm；0.90mm；0.80mm；0.75mm；0.70mm；0.65mm；0.60mm；0.55mm；0.50mm；0.45mm；0.40mm；0.35mm；0.30mm；0.25mm；0.20mm；0.15mm；0.10mm；0.05mm；0.04mm；0.03mm；0.02mm；或0.01mm。表面结构元件的高度(h)可为1mm或更低，诸如例如低于1.00mm；0.90mm；0.80mm；0.75mm；0.70mm；0.65mm；0.60mm；0.55mm；0.50mm；0.45mm；0.40mm；0.35mm；0.30mm；0.25mm；0.20mm；0.15mm；0.10mm；0.05mm；0.04mm；0.03mm；0.02mm；或0.01mm。

测量室可具有微通道的形状。测量室(尤其是微通道)可包括非常小的尺寸。例如，测量室，尤其是微通道的长度可为约10mm最多至包括60mm，约10mm；15mm；20mm；25mm；30mm；35mm；40mm；45mm；50mm；55mm；或60mm，特别是30mm；31mm；32mm；33mm；34mm；或35mm。测量室，尤其是微通道的宽度可包括端点例如为1mm至5mm；1mm至4mm；1mm至3mm；2mm至5mm；3mm至5mm；2mm至4mm；2mm至3mm，特别是2.0mm；2.1mm；2.2mm；2.3mm；2.4mm；2.5mm；2.6mm；2.7mm；2.8mm；2.9mm；或3.0mm。此外，测量室，尤其是微通道的深度可为0.2mm并最多至包括0.6mm，诸如例如0.20mm；0.25mm；0.30mm；0.35mm；0.40mm；0.45mm；0.50mm；0.55mm；或6.00mm。由于表面结构，当测量室(尤其是微通道)填充有流体样本诸如生物样本，诸如经稀释或未经稀释的全血、血清、血浆、唾液、尿液、粪便、胸膜液、脑脊液、滑液、乳、腹水液、腹膜液或羊水、或透析液样本、质控材料等时，在具有此类尺寸的测量室中，尤其是在微通道中不可能发生毛细作用。相反，通过在入口与出口之间施加压力差(例如真空)来填充测量室。

当流体样本流经测量室时，流体样本的传播方向可平行于或沿着测量室(尤其是微通道)的纵向轴的方向。表面结构可允许将流体传播限制成阶梯式进行。表面结构确保了壁中任一者或两者处的流体前缘与位于测量室中间的流体前缘相比不超前得太快，或者确保位于测量室中间的流体前缘与壁处的流体前缘相比不超前得太快。由此，可以降低流体形状过于不对称的风险，因此可使排空测量室之后流体样本中滞留空气的风险以及测量室中残留样本的风险下降。另外，可以减少与较差可润湿性相关的误差数，例如样本中止、液体不均匀或其他液体传输相关的误差。在本发明的一个实施方案中，表面结构存在于从入口沿流动方向(x)延伸到出口的至少一个表面壁或表面壁的区段上。因此，在不存在表面结构的情况下，可存在从入口沿流动方向(x)延伸到出口的壁的一个或多个区段。在另一个实施方案中，表面结构存在于一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十一个、十二个、十三个、十四个、十五个、十六个、十七个、十八个、十九个、或二十个表面壁或表面壁的一部分上。在另一个实施方案中，表面结构存在于至少一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十一个、十二个、十三个、十四个、十五个、十六个、十七个、十八个、十九个、或至少二十个表面壁或表面壁的一部分上。在一个实施方案中，表面结构存在于彼此相对定位的至少两个表面壁或表面壁的一部分处。如果表面结构存在于至少两个或更多个表面壁或表面壁的一部分处，则从入口沿方向(x)延伸到出口的所述壁或壁的一部分优选地围绕测量室的周边均匀地或基本上均匀地分布。

扩张角α可限定流体样本流入的方向(即流体样本的传播方向；该方向可垂直于流体样本的流动前沿)与表面结构元件的边缘的切线之间的角度。如果测量室的截面扩大，则可出现正值，而如果测量室的截面缩小，则可出现负值。扩张角α可在-90°最多至+90°的范围之内变化。然而，其他值也可为合适的。

形成内壁表面的表面结构的装置的主体部分或另一部分可由选自以下的材料制成：聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、尼龙、聚氨酯或苯乙烯甲基丙烯酸二甲酯共聚物、或它们的任何组合。

在一个实施方案中，表面结构可适于增加流体样本沿表面结构的毛细力，使得流体样本在表面结构的区域中沿流体传播的方向以阶梯或小阶梯行进。

在另一个实施方案中，内壁表面可包括第一壁段和第二壁段。第一壁段可基本上平行于第二壁段延伸，其中测量室可在第一壁段与第二壁段之间延伸。另外，流体传播的方向可基本上平行于第一壁段和/或第二壁段延伸。

在一个实施方案中，第一壁段和第二壁段可包括相同的表面结构。此外，第二壁段的表面结构可与第一壁段的表面结构轴对称。

在一个实施方案中，表面结构由表面结构元件构成。在一个实施方案中，表面结构可在第一壁段中和/或第二壁段中是相同的。例如，表面结构元件可沿或跨越第一壁段中和/或第二壁段中的整个表面结构均匀地分布。另选地，表面结构可包括沿或跨越第一壁段中和/或第二壁段中的表面结构的两个或更多个不同的表面结构元件。因此，表面结构的形状也可在第一壁段中和/或第二壁段中有所不同。

在一个实施方案中，表面结构可适于控制流体样本在所述方向上的传播，使得流体样本在第一壁段的区域中传播第一阶梯，并且随后在第二壁段的区域中传播第二阶梯。

特别地，第一壁段的区域中的第一阶梯可起始于第一壁段的第一隆起并且可结束于第一壁段的第二隆起，其中第二隆起与第一隆起相邻。另外，第二壁段的区域中的第二阶梯可起始于第二壁段的第一隆起并且可结束于第二壁段的第二隆起，其中第二隆起与第一隆起相邻。所述第一阶梯和第二阶梯可为上述“小”阶梯的示例。

此外，表面结构可适于控制流体样本在所述方向上的传播，使得整个流动前沿以一侧(例如，第一壁段所定位的一侧)例如超前于另一侧(例如，第二壁段所定位的一侧)较小的距离来移动。因此，代替完全直线延伸的流动前沿，流动前沿的一侧可始终领先于或超前于另一侧。在测量室排空之后，为了防止气泡被滞留在流体样本之内，并且为了避免测量室之内流体样本的残留体积，所述“较小距离”(例如，在最多至1mm或数毫米的范围内)可借助于表面结构的形状保持足够小。

根据本发明的第二方面，提供了一种分析设备，该分析设备包括根据本发明的第一方面的多次使用装置。在一个实施方案中，分析设备适于分析容纳在多次使用装置之内的血液样本。特别地，分析设备可适于进行血气分析。此外，分析设备可适于测量存在于样本中的其他组分。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于分析流体样本的方法，其中流体样本容纳在根据本发明的第一方面的多次使用装置之内。该方法可包括提供根据本发明的第二方面的分析设备的步骤100。分析设备可包括根据本发明的第一方面的多次使用装置。在步骤200中，流体样本可填充到多次使用装置的测量室中。另外，在步骤300中，可借助于分析设备来分析容纳在多次使用装置的测量室之内的流体样本。在完成流体样本的分析之后，可在步骤400中特别地经由出口排空测量室。这可通过向出口施加真空或向入口施加超压力来进行，如上文关于测量室的填充所描述。

随后，在步骤500中，可通过使用合适的冲洗液对测量室进行冲洗。此外，在步骤600中，可以执行校准步骤以确保传感器准备就绪并设置用于分析下一个流体样本。例如，测量室可填充有质控液(在前述冲洗步骤之后)。如果来自那些液体的读数处于特定范围内，这可指示传感器按预期执行并且装置准备好用于容纳和分析下一个流体样本。随后，特别是对于不同的流体样本，可重复前述步骤200至500或者200至600。在一个实施方案中，流体样本为血液样本，并且分析包括血气分析。

附图说明

在以下描述中，参考示意性附图来解释本发明的示例性实施方案，其中相同或类似元件具有相同的附图标记。

图1示出填充有具有对称流动前沿的流体样本的微通道的纵切面视图。

图2示出填充有具有不对称流动前沿的流体样本的微通道的纵切面视图。

图3示出如申请人的EP2147307B1所公开的传感器盒/系统的分解透视图。

图4示出包括具有根据本发明的示例性实施方案的多次使用装置的传感器盒的分析设备的纵切面视图，其中装置的微通道中的流体样本具有对称流动前沿。

图5示出根据图4的分析设备的纵切面视图，其中传感器系统布置在不同的位置处。

图6a示出根据图4的装置的纵切面视图，其中流动前沿在内壁表面的第一壁段处向前移动了一个阶梯，使得流动前沿略微不对称。

图6b示出根据图6a的装置的纵切面视图，其中流动前沿在内壁表面的第二壁段处向前移动了一个阶梯，使得流动前沿再次对称。

图6c示出根据图6b的装置的纵切面视图，其中流动前沿在内壁表面的第二壁段处向前移动了一个阶梯，使得流动前沿再次略微不对称。

图7示出根据本发明的方法的示例性实施方案的流程图，其中对流体样本进行分析，该流体样本容纳在用于容纳流体样本的装置之内。

图8示出根据图4的多次使用装置的纵切面视图，其中测量室正在被排空。

图9示出具有可选形状的表面结构的根据本发明的实施方案的另一多次使用装置的一部分的透视图。

图10示出具有可选形状的表面结构的根据本发明的实施方案的另一多次使用装置的一部分的透视图。

图11示出具有可选形状的表面结构的根据本发明的实施方案的另一多次使用装置的一部分。

图12示出在壁处不具有(a)和具有(b)表面结构的包含流体的测量室。

图1示出了具有主体部分2的装置1，该主体部分形成了在所示示例中呈微通道3形式的测量室。微通道3填充有流体样本4，其中流体样本4沿流体传播的方向x传播。在所示示例中，该方向x基本上与微通道3的纵向相同。如图1所示，微通道3的第一体积(示于图1的右部)填充有流体样本4，而微通道3的第二体积(示于图1的左部)未填充有流体样本4，但填充有空气5。介于微通道3之内左侧的空气5与右侧的流体样本4之间的边界限定流体样本4的流动前沿6。

图1示出测量室3的理想和期望的最佳填充过程，其中流体样本4遵循对称传播，并且包括可呈凸形或凹形的对称流动前沿6(相对于微通道3的纵向轴是对称的)。

图2示出类似于根据图1的装置1。然而，在如图2所示的示例中，测量室3内侧的表面张力与流体样本4的表面张力之间的特定比率致使流体样本4的传播不对称，使得流体样本4包括不对称流动前沿6。这使测量室3中滞留空气的风险增加。不对称形状可为凹形或凸形。此外，如果流动前沿6的中心太超前于或太落后于壁处的流动前沿6，即使流动前沿6对称，这也是不可取的。

图3是已知传感器组件1’的分解图，该传感器组件包括第一基板2’、第二基板3’和间隔件4’。第一基板2’设置有多个分析物传感器(在图3中不可见)，所述分析物传感器被布置在第一基板的第一表面上并且在图3中面向下。第一基板2’还设置有多个电触点5c，所述电触点布置在图3中面向上的第二表面上。电触点5c经由导线5b以及传感器板中的微孔5a连接至分析物传感器。孔5a填充有导电材料，例如铂，该导电材料连接至第一表面上的分析物传感器以及第二表面上的导线5b。

第二基板3’也设置有多个分析物传感器6’和多个电触点5c。分析物传感器6’以及电触点5c被布置在第二基板3’的第一表面上并且在图3中面向上。第二基板3’上的分析物传感器6’与电触点5c之间的布线从第一表面上的分析物传感器引导至基板3’的第二表面，并穿过基板中的孔回到第一表面上的触点5c。图3所示的传感器组件1’公开了设置有多个分析物传感器的基板2’和3’。间隔件4’设置有延伸穿过间隔件4的主要部分的细长孔形式的凹槽7’。

当组装传感器组件1’时，第一基板2’的第一表面和第二基板3’的第一表面将彼此面对，并且间隔部件4’将被定位在第一基板2’与第二基板3’之间，并且凹槽7’与基板2’和3’的第一表面一起形成测量室7a。测量室7a以使得第一基板2’的分析物传感器以及第二基板3’的分析物传感器6’与测量池7a流体接触的方式定位。因此，凹槽7’与基板2’,3’联合限定了容纳流体样本的测量室7a。

当流体样本位于测量池7a中时，每个分析物传感器6’将由此与样本接触，并且每个分析物传感器6’因此能够测量样本的相关参数。流体样本通过入口52进入测量池7a并且通过出口53离开。

测量池可提供约25μL-45μL的体积，诸如例如25μL；30μL；35μL；40μL；45μL。凹槽7′的尺寸可在以下范围之内：长度10mm-60mm，诸如例如10mm；20mm；25mm；30mm；35mm；40mm；45mm；50mm；55mm；或60mm；宽度1-5mm，诸如例如1.0mm；1.5mm；2.0mm；2.5mm；3.0mm；3.5mm；4.0mm；4.5mm；或5.0mm；以及厚度0.2-0.6mm，诸如例如0.20mm；0.25mm；0.30mm；0.35mm；0.40mm；0.45mm；0.50mm；0.55mm；或0mm；60mm。

根据图3的间隔件4’可被改进成包括如本申请所提出的表面结构元件，从而提供如根据以下图所示的多次使用装置1。多次使用装置1的测量室3可具有与根据图3的传感器组件类似或相同的尺寸和容量。

图4示出根据本发明的实施方案的多次使用装置1，其中流体样本4可经由入口16进入装置1的测量室3，可流经测量室3，并且可经由出口17离开测量室3。特别地，装置1可适于实现流体样本4的流动路径，该流动路径单向地贯穿多次使用装置，即仅在一个方向上(从入口16通过测量室3到出口17)。在所示示例中，流体样本可为血液样本。然而，流体样本也可例如为另一种液体，诸如冲洗液、胸膜液、透析液样本、或质控材料。装置1可为传感器盒7的一部分，该传感器盒结合到用于分析流体样本的分析设备8中。传感器盒7和分析设备8均未在图4中更详细地示出。申请人的EP2147307B1中所示的传感器组件可通过引入本申请的表面结构元件进行改良，从而提供根据本发明的多次使用装置。当血液样本容纳在装置1的测量室3之内时，分析设备8可适于进行血液样本4的血气分析。

在根据图4的实施方案中，装置1包括形成内壁表面9的主体部分2。主体部分2可由选自以下的材料制成：聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、尼龙、聚氨酯或苯乙烯甲基丙烯酸二甲酯共聚物、或它们的任何组合。内壁表面9限定用于使流体样本4容纳在装置1之内的测量室3的外部界限。

如图4所示。传感器系统10可位于测量室的内侧。传感器系统10可包括如结合图3描述的多个分析物传感器。另选地，如图5所示，测量室3可为透明的，使得流体样本4，尤其是血液样本可通过位于测量室3之外的合适传感器系统10进行分析。

在根据图4的实施方案中，测量室3包括微通道3的形状。微通道3的长度可为约10mm最多至包括60mm，约10mm；15mm；20mm；25mm；30mm；35mm；40mm；45mm；50mm；55mm；或60mm，特别是30mm；31mm；32mm；33mm；34mm；或35mm。微通道3的宽度可以包括端点例如为1mm至5mm；1mm至4mm；1mm至3mm；2mm至5mm；3mm至5mm；2mm至4mm；2mm至3mm，特别是2.0mm；2.1mm；2.2mm；2.3mm；2.4mm；2.5mm；2.6mm；2.7mm；2.8mm；2.9mm；或3.0mm。此外，微通道3的深度可为0.2mm并最多至包括0.6mm，诸如例如0.20mm；0.25mm；0.30mm；0.35mm；0.40mm；0.45mm；0.50mm；0.55mm；或0.60mm。可向微通道3的出口17施加真空，使得流体样本4经由入口16被吸入微通道3中。另选地，可向微通道3的入口16施加具有高于大气压的值的超压力，使得流体样本4被推入微通道3中。在入口与出口之间的压力差可例如从0atm并最多至包括0.40个大气压(atm)，诸如例如约0.01atm；0.02atm；0.03atm；0.04atm；0.05atm；0.10atm；0.15atm；0.20atm；0.25atm；0.30atm；0.35atm；或0.40atm。此类压力差可导致流体样本的流速从0mm/s并最多至包括100mm/s，诸如例如约5mm/s；10mm/s；15mm/s；20mm/s；25mm/s；30mm/s；35mm/s；40mm/s；45mm/s；50mm/s；55mm/s；60mm/s；65mm/s；70mm/s；75mm/s；80mm/s；85mm/s；90mm/s；95mm/s；或100mm/s。

主体部分2的内壁表面9可包括第一壁段11和第二壁段12。第一壁段11可基本上平行于第二壁段12延伸，其中测量室3在第一壁段11与第二壁段12之间延伸。因此，第一壁段11可构建微通道3的下边界，并且第二壁段可构建微通道3的上边界。流体传播的方向x可基本上平行于第一壁段11且基本上平行于第二壁段12延伸。第一壁段11和第二壁段12可通过侧向元件(未在根据图3至6的视图中示出)在两个侧面以闭合方式连接，该侧向元件构建微通道3的侧向边界。壁段11,12与侧向段之间的连接也能够以密封方式实现。

如图4所示，内壁表面9的表面是不平坦的，但包括表面结构13或梯面。当测量室3填充有流体样本4时，该表面结构13的设计有助于避免液体样本4在测量室3之内不对称地传播。在所示的示例中，第一壁段11和第二壁段12均包括波浪状或波状形式的相同的表面结构13。侧向元件也可包括类似于壁段11和12的表面结构。然而，这并非强制性的，并且侧向元件也可具有平坦表面。

如图4所示，第二壁段11的表面结构13的波状形式可与第一壁段11的表面结构13轴对称(特别是相对于微通道3的纵向轴L轴对称)。表面结构11可包括交替的隆起14，相比于较小程度地径向向内突伸到微通道3中的凹陷15或凹入，所述隆起较大程度地径向向内突伸到微通道3中。

当流体样本4经由入口16进入测量室3中时、当流体样本4流经测量室3时、以及当流体样本4经由出口17离开测量室3时，表面结构13可适于控制流体样本4的流动前沿6在方向x上的传播。表面结构13的形状可根据流体样本4的流动前沿6的流速进行选择，其中流速可由测量室3的入口16与出口17之间的压力差来施加。特别地，表面结构元件(在所示示例中，隆起14和凹陷15)可具有波纹形状(如图4所示)或例如选自以下的形状：半圆形、半椭球形、三角形、梯形、平行四边形、矩形、正方形、它们的任何融合体、以及它们的任何组合。另外，表面结构13可为同相或异相。

当将流体样本4填充到测量室3中时，而且当测量室3再次排空时(比较图8)，表面结构13可允许限制流体样本4在表面结构13的区域中沿流体传播的方向x传播。特别地，表面结构13的设计可使得其能够将流体传播限制成阶梯式进行(示例性地示于图4至6中)。在所示示例中，这样的实现是由于表面结构13的所述设计能够避免毛细作用发生，并且尤其能够控制流体样本4的毛细力发生，使得流体样本4在表面结构13的区域中沿流体传播的方向x以小阶梯行进。

表面结构13使得相比于位于测量室3的中间并向前移动的流体样本，内壁表面9处的流体样本不超前。由此，可以使不对称流体形状或流动前沿6的风险下降。因此，可使排空测量室3之后样本流体中滞留空气以及残留样本的风险下降。另外，可以减少与较差可润湿性相关的误差数，例如样本中止、液体不均匀或其他液体传输相关的误差。

图6a至6c示出了表面结构13可如何适于在表面结构13的区域中沿流体传播的方向x以小阶梯限制流体样本4的传播。为清楚起见，传感器系统10并未在图6a至6c中示出。从根据图4的填充状态开始，流体样本4(特别是流动前沿6)在第一壁段11的区域中沿方向x传播第一阶梯，使得流动前沿6处于如图6a所示的位置。该第一阶梯是“小”阶梯的示例。随后，从根据图6a的填充状态开始，流体样本4(特别是流动前沿6)在第二壁段12的区域中沿方向x传播或遵循第二阶梯，使得流动前沿6处于由图6b所示的位置。之后，从根据图6b的填充状态开始，流体样本4(特别是流动前沿6)在第二壁段12的区域中沿方向x传播第三阶梯，使得流动前沿6处于如图6c所示的位置。另选地，同样从根据图6b的填充状态开始，流体样本4(特别是流动前沿6)可在第一壁段11的区域中沿方向x传播第三阶梯(未由图6c示出)。

流体样本的这种交替和阶梯式传播沿微通道3的纵向轴L重复。特别地，第一壁段11的区域中的阶梯可起始于第一壁段11的第一隆起14.1并且可结束于第一壁段11的第二隆起14.2，其中第二隆起14.2与第一隆起14.1相邻。另外，第二壁段12的区域中的第二阶梯可起始于第二壁段12的第一隆起14.3并且可结束于第二壁段12的第二隆起14.4，其中第二隆起14.4与第一隆起14.3相邻。

图7示出了用于分析容纳在根据图3的多次使用装置1之内的流体4的示例性方法的流程图。在第一步骤100中，提供根据图3的分析设备8。分析设备8包括根据图3的传感器盒7和多次使用装置1。在第二步骤200中，流体样本4可填充到装置1的测量室3中，如上文关于图4至6所描述。在第三步骤300中，可以借助于分析设备1，尤其是借助于传感器系统10来分析容纳在装置1的测量室3之内的流体样本4。特别地，流体样本可为血液样本，并且分析步骤300包括血气分析。在完成流体样本的分析之后，可在步骤400中排空测量室。这可通过向出口施加真空或向入口施加超压力来进行，如上文关于测量室的填充所描述。

随后，在步骤500中，可通过使用合适的冲洗液对测量室进行冲洗。此外，在步骤600中，可以执行校准步骤以确保传感器准备就绪并设置用于分析下一个流体样本。例如，测量室可填充有校准液(在前述冲洗步骤之后)。如果来自那些液体的读数处于特定范围内，这可指示传感器按预期执行并且装置准备好用于容纳和分析下一个流体样本。随后，特别是对于不同的流体样本，可重复前述步骤200至500或者200至600。

图8示出了被排空时的测量室3。特别地当流体样本4流经测量室3时，并且当流体样本4经由出口17离开测量室3时，表面结构13可适于控制流体样本4的最后部上的端面18(与流动前沿6相反地延伸，比较图3至图7)在方向x上的传播。所述端面18可为气体前沿，特别是空气前沿，其尤其是在与流体样本4的流动前沿6相同的方向x上传播通过测量室3。

图9示出了包括具有三角形形状的表面结构13的多次使用装置1的一部分。表面结构13包括可在第一壁段12中而且在第二壁段中沿或跨越整个表面结构13均匀分布的模式(未示出，比较图3至图7)。在纵截面中，该模式可包括三角形的第一侧边19和该三角形的第二侧边20的行列，其中第一侧边19与第二侧边20连接。第一侧边19与第二侧边20之间的角度β可为钝角，例如在160°的范围内，特别是157.38°。第一侧边19和第二侧边20可具有相同的长度。第一侧边19和/或第二侧边20的长度可为1mm或更小的尺寸，例如0,5mm。

图10示出了包括具有梯形形状的表面结构13的多次使用装置1的一部分。表面结构13包括可在第一壁段12中而且在第二壁段中沿或跨越整个表面结构13均匀分布的模式(未示出，比较图3至图7)。在纵截面中，该模式可包括一排隆起14(其可平行于流体样本4的传播的方向x延伸)和凹陷15，其中隆起14经由侧边21与凹陷15连接。侧边21与凹陷15的垂线之间的角度γ可在30°的范围内。

图11示出具有可选形状的表面结构的根据本发明的实施方案的多次使用装置的一部分。放大图显示表面结构13具有这样的形状，其中隆起14在顶部即面向样本的部分是平面的(平坦的)，并且凹陷15具有与图10中平面的(平坦的)凹陷15相反的尖端切口或顶锥角的形状。对应于图10中的21的表面结构的侧面可或多或少为倒圆或笔直的。因此，彼此相邻放置的各个表面结构元件可以具有从梯形跨越到具有平面的(平坦的)顶部的半圆形或半椭球形的形状。

图12示出相比于在壁处不具有表面结构的测量室(图12a)，在壁处具有表面结构的部分填充有从右到左沿流动方向X延伸的深色样本的测量室(图12b)。在不存在表面结构(a)的测量室中，可以沿壁观察到非常不均匀的流动前沿和样本沉积物。测量室(b)中表面结构的存在导致更均匀的流动前沿并且在测量室中无样本沉积物。

Claims (22)

1.一种多次使用装置(1)，包括：

内壁表面(9)，所述内壁表面限定用于容纳流体样本(4)的测量室(3)的外部界限，其中，所述测量室(3)包括一个或多个传感器和/或所述测量室是透明的使得流体样本能够由位于测量室之外的传感器进行分析，

其中所述内壁表面(9)包括：

表面结构(13)，所述表面结构适于在所述流体样本(4)通过入口(16)移入所述测量室(3)中期间、在所述流体样本(4)经过所述测量室(3)期间、以及在所述流体样本(4)通过出口(17)移出所述测量室(3)期间控制所述流体样本(4)的流动前沿(6)在方向x上的传播，

其中所述表面结构(13)根据所述流体样本(4)的所述流动前沿(6)的流速进行选择，其中所述流速由所述测量室(3)的所述入口(16)与所述出口(17)之间的压力差来施加，并且其中所述表面结构(13)适于增加所述流体样本(4)沿所述表面结构(13)的毛细力，使得所述流体样本(4)在所述表面结构(13)的区域中沿流体传播的方向x以小阶梯行进。

2.根据权利要求1所述的多次使用装置(1)，其中所述表面结构(13)包括交替的隆起(14)和凹陷(15)。

3.根据权利要求1或2所述的多次使用装置(1)，其中所述表面结构(13)包括至少一个表面结构元件，所述表面结构元件适于减弱或增强所述流体样本(4)沿所述表面结构(13)的毛细力。

4.根据权利要求3所述的多次使用装置(1)，其中所述至少一个表面结构元件具有选自以下的形状：半圆形、半椭球形、三角形、梯形、平行四边形、矩形、正方形、以及它们的任何组合。

5.根据权利要求3所述的多次使用装置(1)，其中所述内壁表面(9)包括第一壁段(11)和第二壁段(12)，所述至少一个表面结构元件在第一壁段中和/或第二壁段中是相同的，或者在所述第一壁段中和/或所述第二壁段中有所不同。

6.根据权利要求1或2所述的多次使用装置，

其中所述表面结构(13)为同相或异相。

7.根据权利要求1或2所述的多次使用装置(1)，

其中形成所述表面结构(13)的所述装置(1)的部分(2)由选自以下的材料制成：聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、尼龙、聚氨酯或苯乙烯甲基丙烯酸二甲酯共聚物、或它们的任何组合。

8.根据权利要求5所述的多次使用装置(1)，

其中所述第二壁段(12)的所述表面结构(13)与所述第一壁段(11)的所述表面结构(13)轴对称。

9.根据权利要求1所述的多次使用装置(1)，

其中所述内壁表面(9)包括第一壁段(11)和第二壁段(12)，

其中所述第一壁段(11)平行于所述第二壁段(12)延伸，

其中所述测量室(3)在所述第一壁段(11)与所述第二壁段(12)之间延伸，并且

其中所述流体传播的方向x基本上平行于所述第一壁段(11)且平行于所述第二壁段(12)延伸。

10.根据权利要求1或2所述的多次使用装置(1)，其中所述测量室(3)的长度为10mm最多至包括60mm。

11.根据权利要求10所述的多次使用装置(1)，其中，所述测量室(3)的长度为约10mm；15mm；20mm；25mm；30mm；31mm；32mm；33mm；34mm；35mm；40mm；45mm；50mm；55mm；或60mm。

12.根据权利要求1或2所述的多次使用装置(1)，其中所述测量室(3)的宽度包括端点为1mm至5mm；1mm至4mm；1mm至3mm；2mm至5mm；3mm至5mm；2mm至4mm或2mm至3mm。

13.根据权利要求12所述的多次使用装置(1)，其中所述测量室(3)的宽度包括端点为2.0mm；2.1mm；2.2mm；2.3mm；2.4mm；2.5mm；2.6mm；2.7mm；2.8mm；2.9mm；或3.0mm。

14.根据权利要求1或2所述的多次使用装置(1)，其中所述测量室(3)的深度为0.2mm并最多至包括0.6mm。

15.根据权利要求14所述的多次使用装置(1)，其中所述测量室(3)的深度为0.20mm；0.25mm；0.30mm；0.35mm；0.40mm；0.45mm；0.50mm；0.55mm；或0.60mm。

16.根据权利要求5，8或9所述的多次使用装置(1)，

其中所述表面结构(13)适于控制所述流体样本(4)在所述方向x上的传播，使得所述流体样本(4)在所述第一壁段(11)的区域中传播第一阶梯，并且

随后在所述第二壁段(12)的区域中传播第二阶梯。

17.根据权利要求16所述的多次使用装置(1)，

其中所述第一壁段(11)的区域中的所述第一阶梯起始于所述第一壁段(11)的第一隆起(14.1)并且结束于所述第一壁段(11)的第二隆起(14.2)，其中所述第二隆起(14.2)与所述第一隆起(14.1)相邻，并且其中所述第二壁段(12)的区域中的所述第二阶梯起始于所述第二壁段(12)的第一隆起(14.3)并且结束于所述第二壁段(12)的第二隆起(14.4)，其中所述第二隆起(14.4)与所述第一隆起(14.3)相邻。

18.一种分析设备(8)，包括根据前述权利要求中任一项所述的多次使用装置(1)。

19.根据权利要求18所述的分析设备(8)，其中所述分析设备(8)适于分析血液样本，所述血液样本容纳在用于容纳流体样本的所述装置(1)之内。

20.根据权利要求19所述的分析设备(8)，其中所述分析设备(8)适于进行血气分析。

21.一种用于分析容纳在用于容纳流体样本(4)的装置(1)之内的流体样本(4)的方法，所述方法包括：

提供包括根据前述权利要求中任一项所述的多次使用装置(1)的分析设备(8)；

将流体样本(4)填充到所述多次使用装置(1)的所述测量室(3)中；以及

借助于所述分析设备(8)分析容纳在所述装置(1)的所述测量室(3)之内的所述流体样本(4)。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述流体样本(4)为血液样本，并且其中所述分析包括血气分析。

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