CN112771362A - 非排气机体流体样品优化装置和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于优化流体样品的流体样品优化装置，包括入口、出口、连接在所述入口和所述出口之间的样品路径和连接在所述入口和所述出口之间的污染物容纳储库。污染物容纳储库在所述出口附近包括透气的流阻器，当所述入口和所述出口之间施加压差时，所述污染物容纳储库被布置为接收所述流体样品的第一部分，以通过所述透气的流阻器和所述出口置换其中的空气，使得当接收到流体样品的第一部分并将污染物容纳在所述污染物容纳储库中时，当所述入口和所述出口之间施加后续压差时，所述流体样品的后续部分能够由所述样品路径从所述入口传送到所述出口。

Description

非排气机体流体样品优化装置和系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年4月1日提交的美国临时申请No.62/827,783的权益。该申请的全部内容通过引用合并于此。

背景技术

细菌血症是血液中存在微生物。另一方面，败血症是存在临床症状和体征，例如发烧，心动过速，呼吸急促和低血压的菌血症。细菌血症和败血症与高死亡率，住院时间和持续时间的增加以及相关费用有关。实际上，许多细菌血症，败血症，真菌病和其他病原体实际上是在医院或其他医疗机构中发生的，导管和静脉穿刺术是这些病原体的潜在携带者，是污染的源头。

血液培养是用于检测与患者血液中的菌血症和败血症相关的微生物病原体的标准测试。术语“血液培养”是指从周围部位或中心或动脉管线进行的单次静脉穿刺，将血液接种到一个或多个血液培养瓶或容器中。一瓶被视为血液文化，其中两个或更多被视为一组。可以从多个静脉穿刺获得多个集合，并将其与患者的不同部位相关联。

这些方法允许进行微生物鉴定和药敏试验，这是控制败血症的关键组成部分，但是由于缺乏快速的结果和对病原体病原体的敏感性降低，导致开发了改进的系统和辅助分子或蛋白质组学检测。

进行血液培养的血样采集是现代患者护理的重要组成部分，可以通过提供准确的诊断来积极影响患者的预后，或者通过提供感染的假阳性结果而不利地影响预后，从而延长不必要的抗菌治疗时间，住院时间长，成本增加。

收集血液培养物的结果之一就是污染。血液培养物污染会导致假阳性培养结果和/或医疗保健相关费用的显着增加。血液培养物污染的来源包括皮肤防腐作用不当，集管消毒不当以及最初抽血的血液受到污染，这可能会导致结果倾斜。

血液培养收集套件通常由BD，Smiths，B.Braun等公司提供的“蝴蝶”套件、输液套件或其他类型的静脉穿刺装置以及有氧和无氧血培养瓶组成。根据测试要求，也可以提供各种不同的瓶子。这些瓶子专门设计用于优化需氧和厌氧生物的回收率。在传统的试剂盒中，所用的瓶子通常被称为“Vacutainer”，它是一种由无菌玻璃或塑料管构成的采血管，其带有一个抽成真空的封闭装置以在管内产生真空，从而有助于抽取预定体积的液体，例如血液。

假阳性血液培养通常是由于采样技术不佳造成的。它们在不需要时会导致使用抗生素，从而增加医院成本和患者焦虑。将血液培养物从针刺中抽到皮肤中，然后连接一个Vacutainer以捕获血液样本。穿刺部位及其周围皮肤区域的不适当或不完全消毒可能会造成污染。它也可能是由于在插入过程中针头刺入皮肤而导致的，其中带芯的皮肤细胞和任何相关的污染物都被拉入了样品中。

通过皮下注射针头的血液是层流的，因此，当对皮下注射针头施加压力降时，可以在流量管上形成速度梯度。强制抽吸血液或使用很小的皮下注射针头都会引起溶解，并从红细胞中释放钾，从而有可能使血液样本异常。

已经采取了各种策略来降低血液培养物的污染率，例如，对员工进行无菌采集技术的培训，关于污染率的反馈以及血液培养物采集套件的实施。尽管皮肤消毒可以减轻污染的负担，但20％或更多的皮肤生物位于真皮深处，并且不受消毒的影响。不建议在接种瓶前更换针头，因为这样会增加在不降低污染率的情况下针刺受伤的风险。

用于减少血液培养物污染的一些常规系统和技术包括丢弃从中央静脉导管，静脉穿刺和其他血管通路系统中抽取的血液的初始等分试样。然而，这些系统需要使用者机械地操纵血管内装置或需要一系列复杂的步骤，这些步骤很困难并且减少了它们被一致遵循的机会。

发明概述

本发明描述用于血液采样或血液培养物收集系统的非排气机体流体样品优化装置和系统。根据本文所述的实施方式，装置不具有运动部件、阀、状态转换开关或转向器、或其他从一种工作模式向另一种工作模式，或从一种状态向另一种状态运动、转换或转变的机构。

在一些实施方式中，流体样品优化装置包括包括入口、出口和具有与入口耦合的近端和与出口耦合的远端的污染物容纳储库。流体样品优化装置还包括透气的流阻器，该透气的流阻器被定位并固定在污染物容纳储库内，透气的流阻器的前表面朝向污染物容纳储库的近端，而后表面朝向污染物容纳储库的远端。流体样品优化装置还包括样品路径，所述样品路径的近端在污染物容纳储库的近端附近与所述入口耦合，并且所述远端与所述出口耦合。

施加在出口端口上的牵力或拉力(例如真空压力或注射器的拉力)将第一量的流体(例如静脉血)吸入入口端口，然后首先吸入污染物容纳储库，其中它们中的空气被拉过透气的流阻器。最终，流体充满污染物容纳储库，并最终遇到透气的流阻器，其中至少部分地被困了至少已知的时间。在流体能够穿过并离开透气的流阻器之前，该力(例如真空)将第二数量的流体吸入到流体并联在入口端口和出口端口之间的平行或并存的样品路径中，从而使第二数量的流体绕过污染物容纳储库，并且至少暂时地阻力保持在其中。随后数量的流体到第二数量的流体也可以绕过第一数量的流体和污染物容纳储库，从而通过样品路径被吸入入口端口，并从出口端口被抽出。

在一些方面，流体样品优化装置包括被配置为与所述流体源连接的入口、被配置为与流体收集装置接触的出口和连接在所述入口和所述出口之间的样品路径。流体样品优化装置还包括连接在所述入口和所述出口之间的污染物容纳储库。入口、出口、污染物容纳储库和样品路径中的一个或多个、以及流体样品优化装置的可能的其他部件可以被容纳在外壳中和/或由外壳限定。

污染物容纳储库还包括连接样品路径(优选出口附近)的透气的流阻器。当入口和出口之间施加压差时，污染物容纳储库被布置为从流体源接收流体样品的第一部分，以通过透气的流阻器和出口置换其中的空气。透气的流阻器与非空气流体(例如血液或其他体液)接触时可自动密封。

当接收到流体样品的第一部分并将污染物容纳在所述污染物容纳储库中时，当所述入口和所述出口之间施加后续压差时，所述流体样品的后续部分能够被接收并由所述样品路径从所述入口传送到所述出口。在一些实施方式中，流体样品优化装置包括阻力塞，该阻力塞最初基本上从入口处塞住样品路径，而直到流体的第一部分被容纳在污染物容纳储库中为止。

在其他方面，一种用于优化由流体收集装置从流体源收集的流体样品的流体样品优化装置，其中所述流体样品的第一部分潜在地具有污染物，包括被配置为与所述流体源连接的入口和被配置为与流体收集装置接触的出口。流体样品优化装置还包括连接在所述入口和所述出口之间的样品路径。样品路径具有阻力塞，该阻力塞被配置为抑制所述流体样品的第一部分的至少一部分和污染物进入所述样品路径。

流体样品优化装置还包括连接在所述入口和所述出口之间的污染物容纳储库。污染物容纳储库具有出口附近的透气的流阻器。当所述入口和所述出口之间施加压差时，所述污染物容纳储库被布置为从所述流体源接收所述流体样品的第一部分，以通过所述透气的流阻器和所述出口置换其中的空气，使得当接收到流体样品的第一部分并将污染物容纳在所述污染物容纳储库中时，当所述入口和所述出口之间施加后续压差时，所述流体样品的后续部分能够被迫通过样品路径的阻力塞，并由所述样品路径从所述入口传送到所述出口。

一个或多个实施例的细节在附图和以下描述中阐述。根据说明书和附图以及根据权利要求书、其他特征和优点将显而易见。

附图简述

现在将参考以下附图详细描述这些和其他方面。

图1A和1B示出了根据本文所述的实施方式的非排空的流体污染物样品优化装置。

图2示出了根据本文描述的实施方式的非排气流体污染物样品优化装置。

图3示出了根据本文描述的实施方式的使用流体样品优化装置的流体采样系统；

图4A-4D示出了用于从患者身上抽出第一量的体液并且绕开它以收集第二量和/或后续量的体液的过程。

图5示出了不具有外壳的流体样品优化装置。

图6A-6I示出了非排气流体样品优化装置的实施方式以及阻力器的各种实施方式。

图7A和7B示出了具有可溶解材料的阻力器的其他实施方式。

图8A和8B示出了具有可溶解材料和高粘性的不可溶解材料的阻力器的其他实施方式；

图9A-9C示出了具有可刺穿构件的阻力器的其他实施方式。

图10A和图10B示出了使用细长的透气的流阻器形成在外壳中的非排气流体样品优化装置的具体构造。

图11A和图11B示出了形成在外壳中的非排气流体样品优化装置的另一种具体构造；

图12A-12C示出了在本文所述的实施方式中使用的透气的流阻器的各种构造；

图13A-13C示出了用于本文所述实施方式的阻力塞的各种构造；

图14A-14C示出了具有虹膜或孔的阻力塞，该虹膜或孔在某些压力条件下变宽以打开。

各个附图中相似的参考符号指示相似的元件。

发明详述

该文献描述了一种流体样品优化装置，其用于流体采样或流体收集系统中，例如用于血液培养或血液测试等，并且用于包含可能在采样或收集的流体的第一部分中的污染物。流体样品优化装置被配置为用于顺序的流体流动，即，接收来自患者的第一体液，将至少一部分体液保持在污染物容纳容器中，并通过采样路径从患者那里接收第二量的体液，并自动绕过保持在污染物容纳容器中的体液。在一些实施方式中，体液是血液，并且例如，第一量的血液可以包含污染物，该污染物可以通过静脉穿刺或其他血管进入过程被拾取并与第一量的血液混合。

如图1A所示，流体样品优化装置10包括入口12和出口14。入口12可包括入口端口，连接器或接口，用于连接到诸如管道或其接口的外部装置。入口12可以例如经由静脉穿刺针与患者或患者的流体源连接，其中以压力P1提供流体并且该流体可以是患者自己的血压。出口14可以包括出口端口，连接器或接口，用于连接到诸如管道的外部装置或其接口。例如，出口14可以与流体收集装置连接，诸如诸如

或注射器的抽空管，其中流体收集装置通过低于压力P1的压力P2的压力从流体源抽吸流体。P1和P2之间的压差可以允许流体样品优化装置10对大气压和大气压封闭，即，至少在使用时流体样品优化装置10不需要包括通向外部大气的任何通气口或通路。

流体样品优化装置10还包括污染物容纳容器16，该污染物容纳容器16与入口12和出口14连接，并且在污染物容纳容器16的远端与出口14之间具有透气的流阻器17。在本文中，污染物容纳容器16的尺寸可以设置成容纳期望量的流体，并且可以包含吸收材料，该吸收材料至少部分地填充污染物容纳容器16。同样如本文中进一步描述的，污染物容纳容器16可以配置为曲折路径，一系列不同横截面和体积的腔室，和/或包含从其中的内表面延伸的膛线或挡板，以最大程度地减少回流，即流向入口12的流量。

当在入口12和出口14之间施加压力差时，即出口14的负压超过入口12的压力，透气性血液阻力器17允许空气通过入口12和隔离室16中的第一部分或一定量的流体并被其置换。一旦流体接触透气的流阻器17，则至少部分地停止进入污染物容纳容器16的流体流动，从而将至少一部分流体保持在污染物容纳容器16中。

流体样品优化装置10还包括也与入口12和出口14连接的样品路径18。样品路径包括18，阻力器19设置在入口12附近。同时，压力P2将第一部分或一定量的流体吸入污染物容纳容器16，阻力器19被配置为抵抗、抑制、限制或禁止流体流入样品路径18，直到第一部分或一定量的流体已经进入污染物容纳容器16中。如本文进一步所述，阻力器19被配置成使得在第一部分或一定量的流体已经进入污染物容纳容器16之后，阻力器19仍将在P2和P1之间的压差的作用下，允许第二部分和/或后续部分或一定量的流体从入口12通过样品路径18流到出口14。同样如本文中进一步描述的，阻力器19可以在样品路径18中远离入口12凹进，以允许建立真空压力，并且还可以包括导向孔或小毛细管、小孔、虹膜等，以使可溶材料开始被继续向出口14抽出的流体溶解。

如本文中进一步描述的，阻力器19可以由包括至少一部分可溶解材料的组合物形成。在特定的实施方式中，可溶材料通过与血液接触而可溶。用于可溶解材料的合适材料可以包括但不限于任何数量的合成可溶性聚合物，例如：聚乙烯醇(PVA)；聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，通常也称为聚维酮或聚维酮，是由单体N-乙烯基吡咯烷酮制成的水溶性聚合物；聚乙二醇(PEG)；聚环氧乙烷(PEO)；和/或其他合成可溶性聚合物。用于可溶解材料的材料还可包括但不限于任何数量的天然可溶性聚合物，例如：羟丙基甲基纤维素(HPMC)，纤维素，玉米淀粉或其他淀粉，盐和/或宣纸。

用于可溶解材料的材料的关键在于，它必须对取样或采集的流体样本的实验室测试呈惰性或无反应性，通常将其与培养物一起提供，以测试流体样品中存在的特定细菌或病毒，或其抗体或其他病原体。换句话说，可溶物质不应包括任何可能对流体样品测试或测定产生重大影响的物质或材料。此外，在极不可能的情况下，通过背压或暴露于患者静脉系统的情况下，此类可溶解物质必须对患者无害。

与图1A一致，图1B示出了包括入口22和出口24的流体样品优化装置20的实施方式。如上所述，入口22可以通过静脉穿刺针与患者或患者的流体源相连，其中的流体以压力P1提供，并且可以是患者自己的血压。出口24可以与流体收集装置连接，诸如诸如

或注射器的真空管，其中流体收集装置通过低于压力P1的压力P2从流体源抽吸流体。

流体样品优化装置20还包括污染物容纳容器26，该污染物容纳容器26与入口22和出口24连接，并且在污染物容纳容器26的远端与出口24之间具有透气的流阻器27。流体样品优化装置20还包括也与入口22和出口24相连的样品路径28。样品路径包括28靠近入口22设置的阻力器29。

在一些实施方式中，如图1B中所示，流体样品优化装置20可以包括加速部分30，以减小运动通过它的流体的流体压力，从而增加流体的速度，例如从入口22到污染物容纳容器26的速度。这可以进一步有助于在随后的部分或一定量的流体穿过并穿过阻力器29之前，优先地将第一部分或一定数量的流体从入口22引导到污染物容纳容器26，以通过出口24输出以进行收集。加速部分可以例如在文丘里路径中包括较小的横截面面积或收缩区域，阻塞点等。加速部分30之后可以是污染物容纳容器26的较大的横截面面积，该横截面又可以构造成容纳预定体积的流体。在一些实施方式中，加速部分30可以定位成接近从入口22到样品路径28的连接点，由此一旦污染物容纳容器26被填充，后续部分或一定数量的血液将在加速部分30内建立压力，以克服阻力器29，以允许后续部分或一定数量的血液通过样品路径28到达出口24。

图2示出了流体样品优化装置100，其包括入口端口102和出口端口104。入口端口102可以与诸如患者针、管、入口端口、导管端口或导管端口之类的流体样品进入装置流体地耦合。出口端口104可以与诸如

set的流体收集装置流体地耦合，该装置可以包括密封的采样针，可以在其上放置真空密封的收集管以破坏密封并提供基于真空的原动力，该流体通过流体样品优化装置100从入口端口102到出口端口104。出口端口104还可以与任何其他收集装置连接，例如注射器，其可以使用或可以不使用柱塞来产生压差以通过流体样品优化装置100从患者“抽取”流体。

流体样品优化装置100还包括污染物容纳容器106，该污染物容纳容器具有近端107和远端109，该近端107与入口102端口连接，该远端109至少例如与空气以流体的方式或与出口端口104连接。污染物容纳容器106可具有任何形状和/或横截面尺寸。此外，从入口端口102到污染物容纳容器106的过渡可以是直的或弯曲的。在一些实施方式中，污染物容纳容器106是圆柱形的或者否则具有圆形横截面，因为如果横越或绕过污染物容纳容器106的流体是血液，则没有尖锐的边缘或拐角的平滑过渡可以避免溶血。

流体样品优化装置100还包括定位并固定在污染物容纳容器106内的透气的流阻器108，其在本文中也称为“塞子”。透气的流阻器108可以是对流体通过其的阻力的全部或部分阻力，这取决于提供给流体的时间和压力。根据一些优选的实施方式，透气的流阻器108具有面向或朝向污染物容纳容器106的近端107的前表面，以及面向或朝向污染物容纳容器106的远端109的后表面。当向出口端口104施加真空并且被第一量的诸如血液的体液推动时，透气的流阻器108允许来自污染物容纳容器106的空气通过透气性流体阻力器108并朝向并从流体样品优化装置100的出口端口104中抽出。

如同本文所述的实施方式一样，透气的流阻器108的厚度或长度可以在小于0.05mm至高达5cm或更大之间，并且可以具有均匀或变化的密度。例如，透气的流阻器108在面向污染物容纳容器106的近端107的一侧上可以密度较小并且多孔性更高，并且朝向污染物容纳容器106的远端109可以具有更高密度且多孔性更低。透气的流阻器108的直径将以防止血液在透气的流阻器108的外部与污染物容纳容器106的内壁之间通过的方式与污染物容纳容器106的内部尺寸相匹配。透气的流阻器108也可以采用由多种材料构成的多个部件的形式。

在一些实施方式中，透气的流阻器108可以浸渍有在与诸如血液的流体接触时膨胀的材料。虽然在图2中示出为朝着污染物容纳容器106的远端109定位，但是透气的流阻器108可以沿着污染物容纳容器的长度定位在任何地方，并且可以从近端107延伸到远端109，取决于形成透气的流阻器108的材料的吸收性。可以对形成透气的流阻器108的过滤介质进行表面改性，或者可以根据具体情况将添加剂掺入多孔基质中以增强功能性能要求，例如定时和/或流体量。

在一些实施方式中，透气的流阻器108由被配置为允许空气通过但可以被一部分第一体液饱和的材料或材料组合形成。透气的流阻器108可以至少部分地由多孔聚合物或塑料和/或诸如棉、麻等的天然纤维材料形成。在一些实施方式中，透气的流阻器108可以由两部分形成：第一部分对空气可渗透并且在远端(朝向出口104)大部分对流体不可渗透；第二部分包含添加剂，该添加剂在与血液在近端(朝向污染物容纳容器106)接触时密封。这种构造可以防止添加剂与流经样品路径并流出到收集瓶等的流体混合。透气的流阻器108可以接收并捕获流体的第一部分的至少一部分，从而在其中捕获任何污染物。

流体样品优化装置100还包括样品路径110，样品路径110的近端111与污染物容纳容器106的近端107附近的入口端口连接，而近端113与出口端口104连接。样品路径110可以形成为通道、管道、轨道、通道、部分、空腔、外壳、外壳等。透气的流阻器108被配置为将第一部分流体的部分保持足够长的时间，以允许第二部分主体流体经由样品路径110绕过污染物容纳容器106。如图2所示，样品路径110可基本上平行于污染物容纳容器106的方向横穿流体样品优化装置100。在一些实施方式中，污染物容纳容器106的横截面面积可大于样品路径110的横截面面积，其可以帮助优先地将第一数量的流体从入口端口102引入污染物容纳容器106。

入口端口102、污染物容纳容器106的近端和样品路径110的近端一起形成接合部112。接合部112可以包括多个弯曲通道，例如通向样品路径的近端，并且其可以被配置为促进流体首先流入污染物容纳容器106，然后绕过污染物容纳容器106并进入并通过样品路径110。重要地，与各种现有技术的血液转移或血液不同在样本优化装置中，接合部112依靠被动流体控制，并且不包括用于转移或切换流体流的主动开关、阀或其他机械可移动装置。

在流体动力学方面，初始路径(R1)中的流动阻力必须小于样品路径(R2)中的流动阻力。随着污染物容纳容器的填充阻力增加，因为阻止了血液流过透气阻力器。空气很容易从中流过，但没有血液通过。当R1在某个点上增加时，刻度会倾斜，并且R1变得大于R2。此时，血液将流入样品路径。通过对长度、直径和某种程度上的几何形状进行更改，可以增加R2。R1可以通过相同的方式或变型以及通过控制塞子的透气性来减小，如本文中进一步详细描述的。

在一些实施方式中，流体样品优化装置100包括外壳120，外壳120形成并提供入口端口102、出口端口104、污染物容纳容器106和样品路径110中的一个或多个。例如，外壳120可以由与底部构件配合的顶部构件形成，其中顶部构件和底部构件中的一个或两个形成有凹槽、通道、路径、区域或其他特征，以限定并提供入口端口102、出口端口104、污染物容纳容器106和样品路径110中的一个或多个。外壳120可以由坚固的、有弹性的材料制成，例如塑料(聚碳酸酯丙烯酸、PVC、ABS等)、金属等；可以在使用前进行消毒，以便以干净，消毒的状态使用，且不含微生物。入口端口102和/或出口端口104可以进一步包括或配备有连接器，例如鲁尔连接器或螺纹连接。

图3示出了流体采样系统200，其包括与具有患者针头203的血液采样路径连接的流体样品优化装置201和样本收集装置205，在一些实施方式中，样本收集装置205包括具有密封的样本收集针的适配器，该适配器接收一个或多个真空样品瓶。患者针头203可以是安全型血管通路针头，例如在标题为“带有针头安全护罩的针头组件”的美国专利申请No.16/045,321中描述的，出于所有目的通过引用将其内容合并于此。

流体样品优化装置201包括与患者针头203连接的入口端口202、与样品收集装置205连接的出口端口204、具有透气的流阻器208的污染物容纳容器206，以及样品路径210，其近端与入口端口202流体连接，而远端与出口端口204流体连接。流体样品优化装置201可以进一步包括外壳220，外壳220容纳并限定入口端口202、出口端口204、污染物容纳容器206和样品路径210中的一个或多个。外壳220可以由易于灭菌或可能具有抗菌特性的任何刚性材料形成，但是也可以屏蔽入口端口202、出口端口204、污染物容纳容器206和样品路径210以及其中的任何组件，不受外部污染。

污染物容纳容器206和样品路径210中的每一个都可以通过接合部212与入口端口202连接，接合部212的尺寸和构造被设计成允许第一部分流体(例如血液)被抽出、拉出或以其他方式流入污染物容纳容器206，以通过透气的流阻器208置换其中的空气，并且对于至少一部分至少暂时地保持在污染物容纳容器206中，并允许第二部分血液绕过污染物容纳容器206并流向出口端口204和样品收集装置205的样品路径210。

样品收集装置205可以是具有收集适配器的

类型的装置，该收集适配器被真空密封的收集瓶刺穿以暴露收集针并允许将收集针插入收集瓶的隔膜中。收集瓶中的真空可以是帮助通过流体样品优化装置201从患者身上吸取体液的力。

图4A-4D示出了流体样品优化装置100/201的操作，并且尽管可以采集或采样其他类型的体液，但是在血液采样的背景下对其进行了具体描述。参考图3，并且如图4A所示，当流体收集装置在流体样品优化装置的出口处产生低压时，例如当将收集瓶或收集管插入收集适配器时，出口与入口之间的压力差(例如通过患者的静脉穿刺(或更具体地，患者的血管血压))将迫使空气从流体样品优化装置中流出并进入收集瓶，血液将填充在其后面。

在所示的实施方案中，空气可以流经两条平行的路径-穿过污染物容纳容器中的塞子和样品路径。通过每个通道的流量可以与每个路径内的阻力成比例。因此，用于流体样品优化装置的最佳配置包括考虑：污染物容纳容器的体积、连接入口与污染物容纳容器和样品路径的连接的布置、入口的相对横截面尺寸、污染物容纳容器和样品路径、塞子的阻力、塞子的位置和大小、入口、污染物容纳容器和样品路径之间的各种过渡或界面的曲率，等等。

图4B示出了血液填充污染物容纳容器。如果空气没有足够快地通过塞子，即如果穿过塞子的阻力不低于通过样品路径的阻力，则污染物容纳容器中的压力将增大，并在污染物容纳容器中充满流体之前迫使流体沿着样品路径下降。图4C示出了填充的污染物容纳容器。一旦所有空气(通过塞子和样品路径)从污染物容纳容器中排出，流体将撞击塞子，并且通过塞子的进程变慢并且可能会停止。这可能会迫使流体沿样品路径向下流动，从而使血液的初始体积留在污染物容纳容器中。此时可能没有流体流过塞子。图6示出了一旦从装置，特别是从污染物容纳容器中冲出空气后的流体流动。随后的血液量将沿着阻力最小(压力梯度较低)的路径流向并流经样品路径，该路径朝向样品路径的远端并朝向和流出出口端口。

可以完全停止流体流动或允许其缓慢流入塞子–在使用过程中，它无法到达另一侧并与样品路径混合。

使流过塞子的气流的阻力低于通过样品路径的阻力，可以通过以下方法实现：1)横截面积–如果塞子的面积远大于样品路径的面积，则阻力会更低；2)延长样品路径会增加阻力，但是空气流动的影响要比流体流动的要低得多。

根据几何形状，第一批流体可以首先填充污染物容纳容器-如图4A-4D所示，流体的惯性将促使流体保持其笔直进入污染物容纳容器，而不是将拐角转入样品路径。在一些实施方式中，污染物容纳容器和样品路径或其任何入口和出口可以被不同地涂覆以提供或多或少的对流体流动的阻力。例如，用亲水性涂层涂覆污染物容纳容器的壁并且用疏水性涂层涂覆样品路径的壁(或至少入口)可以帮助首先填充污染物容纳容器。亲水涂层可以包括聚氨酯(PU)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酸(PAA)和/或聚环氧乙烷(PEO)中的一种或多种。疏水涂层可以包括聚四氟乙烯(PTFE)。通过在与血液或流体接触时溶解的可溶解生物相容性材料中插入可溶解的生物相容性材料，可以增加样品路径中的阻力，一旦污染物容纳容器中充满了流体，则可以减小流经样品路径的阻力。

在另一种实施方式中，可以将不影响血液测试结果的良性、惰性或非反应性生物相容性材料放置在装置中，或者至少放置在与污染物容纳容器的连接处，以阻止采样路径。该材料可配置为在血液或液体接触时溶解。这样的材料的尺寸和构造可被设置成抑制血液流动几分之一秒，因为污染物容纳容器将几乎立即填充。

图5示出了流体样品优化装置300的无外壳的实施方式，该装置具有污染物容纳容器302和样品路径304，污染物容纳容器302和样品路径304由管或其他类型的流体输送机构形成，并通过装置相对端的Y位置连接器306A和306B形成平行或方向相似的路径。Y位置连接器306A和306b可以以任何取向或对齐方式设置，并且可以足够地间隔开以提供污染物容纳容器302，如果实现为具有已知横截面直径和长度的管道，则具有预定体积。污染物容纳容器302包括透气的流阻器308，其抵抗流体流动但允许空气通过，使得在第一量或等分试样的流体充满污染物容纳容器302之后，随后的流体量绕过污染物容纳容器302并流经样品路径304以最终由流体收集装置收集。

采用流体样品优化装置300的系统可以包括：与Y位置连接器306A连接的患者针301，以及具有与Y位置连接器306B连接的密封采样针的样品收集装置303。流体样品优化装置300的管道可以是柔性的或刚性的。管的至少一部分可以由半透明的材料制成，使得临床医生可以观察其中的血液流动。流体样品优化装置300可以包括过滤器308，其可以至少部分地由可渗透血液的抗血液剂材料形成。过滤器308允许在真空力或其他在样品收集装置303产生负压差的机制下，污染物容纳容器302中的空气通过过滤器308从其中排出。

在一些实施方式中，流体样品优化装置300可以用作闪蒸室，其中在患者静脉穿刺时，至少部分地基于在流体样品优化装置300的出口连接处的真空力，血液可以“闪蒸”或突然存在于污染物容纳容器302的至少一部分中。真空压力优先将污染的血液抽吸通过阻力器(不捕获污染的血液)进入污染物室。

图6A示出了流体样品优化装置400，其包括入口402和出口404。入口402可以包括入口端口、连接器或接口，用于连接到诸如管道或其接口的外部装置。入口402可以例如经由静脉穿刺针与患者或患者的流体源连接，其中以压力P1提供流体并且该流体可以是患者自己的血压。出口404可以包括出口、连接器或接口，用于连接到诸如管道的外部装置或其接口。例如，如上所述，出口404可以与流体收集装置连接，例如诸如

或注射器的真空管，其中流体收集装置通过低于压力P1的压力P2从流体源中抽取流体。压差可以允许流体样品优化装置400封闭至大气和大气压，即，流体样品优化装置400至少在使用时不需要包括通向外部大气的任何通风口或路径。

流体样品优化装置400还包括污染物容纳容器406，该污染物容纳容器406与入口402和出口404连接，并且在污染物容纳容器406的远端与出口404之间具有透气的流阻器407。在本文中，污染物容纳容器406的尺寸可以设置成容纳期望量的流体，并且可以包含吸收材料，该吸收材料至少部分地填充污染物容纳容器406。同样如本文中进一步描述的，污染物容纳容器406可被配置为曲折路径，一系列具有不同横截面和体积的腔室，和/或包含从其中的内表面延伸的膛线或挡板，以最小化回流，即流向入口402。例如，污染物容纳容器406可以包括一个或多个通道406A和一个或多个腔室406B，所有这些都可以互连以接收、输送或容纳预定体积的流体，以及其中包含任何污染物。

透气血液阻力器407允许通过在入口402和出口404之间施加的压差从流体源中抽取第一部分或一定量的流体，以进入入口402和污染物容纳容器406，从而在其中置换空气，直到流体接触到透气的流阻器407，在该处，进入污染物容纳容器406的流动流体至少部分停止。

流体样品优化装置400还包括也与入口402和出口404连接的样品路径408。样品路径408包括设置在入口402附近的阻力塞409。同时，入口402与出口404之间的压差可将第一部分或一定量的流体吸入污染物容纳容器406，阻力塞409构造成抵抗、抑制、限制或禁止流体流入样品路径408，直到第一部分或一定量的流体已经进入污染物容纳容器406。

流体样品优化装置400可进一步包括外壳401，外壳401可限定入口402、出口404、污染物容纳容器406、样品路径408或可能的其他部件(例如，透气的流阻器407和阻力塞409)中的一个或多个。外壳401可以形成为一个或多个部分。例如，如图6A中的示例所示，外壳401可以包括顶部外壳部分422，该顶部外壳部分422与底部外壳部分424配合，并且可以通过声波焊接、热粘合、胶合等配合并密封在一起。。

如本文所述，阻力塞409被构造成使得在第一部分或一定量的流体已经进入污染物容纳容器406之后，阻力塞409将仍然在入口402和出口404之间的压差的作用下，允许第二和/或后续部分或一定量的流体从入口402通过样品路径408流到出口404。阻力塞409可以在样品路径408中凹入远离入口402的位置，以允许建立真空压力，并且还可以包括导向孔或小毛细管、小孔、虹膜等，以允许可溶物质开始被继续向出口404抽出的流体溶解。相应地，入口402的一部分样品路径408和/或污染物容纳容器406可以在靠近阻力塞409且与样品路径408的主要部分相对的位置形成接合点411，以允许在污染物容纳容器406被填充之后建立真空压力以便更好地通过阻力塞409进入流体。

一旦流体填充污染物容纳容器406，一定量的空气可被捕获在流体与阻力塞409之间的接合点411中。如果没有空气逸出的方式，则流体将不会到达形成阻力塞409的至少一部分的可溶解材料，以便能够沿样品路径406向下流动。因此，如图6B-6I所示，可以提供穿过或围绕阻力塞409的空气路径，其将仅在空气暴露于收集装置的全真空压力时才允许空气流动，因为流体填充了污染物容纳容器406并堵塞可渗透空气的流阻器407，使得直到污染物容纳容器406被完全填充和/或其中包含了污染物之后，流体才不会与阻力塞409中的可溶解材料接触。

图6B示出了作为膜431的阻力塞409的变型，其可以形成为材料的薄膜。在一些实施方式中，膜431可以至少部分地由可溶解或易于撕裂的材料形成。膜431具有小孔口432或导向孔，作为开始溶解或撕裂过程的机构。图6C示出了具有狭缝433的膜431，该狭缝433在静态、稳定状态下闭合，但是当向阻力器的一个或两个相对侧或表面施加压力时可以打开并允许流体流动。在一些实施方式中，如图6D所示，狭缝433可以形成为“X”或其他构造，诸如线性狭缝、弯曲狭缝、星形狭缝等。如图6E所示，膜431可以形成为多孔膜，其允许空气流过，但是不允许诸如血液的体液流过。如图6F中所示，膜431可以在样品路径408的入口处定位在顶部外壳部分422与底部外壳部分424之间，以便当向其施加预定压力时，允许空气“泄漏”到膜431周围。

尽管阻力塞409可以形成为其他形状，例如正方形、矩形或其他形状，但是图6G-6I示出了作为圆柱塞子构件435的阻力塞409。如图6G所示，圆柱塞子构件435可以设置有小导向孔，或者如图6H所示，该塞子435对空气是多孔的。阻力塞409，无论是实施为圆柱塞子构件435还是其他形状，都可以在样品路径408的入口处定位在顶部外壳部分422和底部外壳部分424之间，以使当向其施加预定压力时，允许空气“泄漏”在圆柱塞子构件435周围。

如本文进一步描述和如图7所示，用于通向样品路径的开口的阻力塞500可以由包括至少一部分浸有可溶材料504的网状物502的组合物形成。在一些特定的实施方式中，阻力塞500可以包括支撑可溶解材料502的网状材料。该网状材料可以是例如塑料或尼龙的网，例如50-100μm的尼龙或塑料线的网。可能不能形成为刚性塞子或薄膜的可溶解材料504可以被浸入网状物502或其他多孔材料中。可溶性材料504可通过与诸如血液的流体接触而溶解。可溶材料504被配制为对采样或收集的流体样本的实验室测试呈惰性或非反应性，所述实验室测试通常与培养物一起提供以测试特定细菌或病毒，或其抗体或流体样品中存在的其他病原体。

如图8所示，阻力塞600也可以由如上所述的网状物602形成，但是其覆盖有不可溶的粘性材料604，例如硅脂，或与之集成。粘性材料604可以散布在网格602或其他多孔材料上。一旦跨过阻力塞600的压差足够高，就将粘性材料604拉过网孔602中的开口，以形成用于流体样品流过的开口，如图8B所示。最多只有痕量的粘性材料604会离开出口，因此不会干扰流体样品的任何测试或培养。

如图9A-9C所示，阻力塞700可以由膜702形成，该膜在初始状态下被拉伸或定位在刺穿构件704上方并且与刺穿构件704间隔开。刺穿构件704可以包括长钉、销、刀片、碎片等，并且可以通过如图9B所示的保持机构基本上保持在通往采样路径的开口的中心，如图9A所示。膜702可以是弹性材料片，例如橡胶或其他弹性材料。如图9C所示，一旦污染物容纳容器中充满了流体，便在膜片702上施加一定的压力以使其进一步拉伸，从而与刺穿构件704接触。一旦在膜片702与刺穿构件704之间形成接触，膜702被刺穿构件704刺穿或以其他方式破裂，以打开较大的区域，以便随后的一定量或部分的流体流入样品路径。

图10A-11B示出了用于优化由流体收集装置从流体源收集的流体样品的流体样品优化装置800和900的各种视图，并且其中流体样品的第一部分潜在地具有污染物。如图10A和10B所示，流体样品优化装置800包括配置为与流体源连接的入口802，配置为与流体收集装置连接的出口804以及连接在入口802和出口804之间的样品路径808。流体样品优化装置800进一步包括连接在入口802和出口804之间的污染物容纳容器806。入口802、出口804、污染物容纳容器806和样品路径808中的一个或多个，以及流体样品优化装置800的可能的其他部件可以被容纳在外壳820中和/或由其限定。

污染物容纳容器806还包括优选与出口804相邻的与样品路径808连接的透气的流阻器812。当在入口802和出口804之间施加压差时，污染物容纳容器806被布置成接收来自流体源的流体样品的第一部分，以通过透气的流阻器812和出口804置换其中的空气。如图12A所示，透气的流阻器812可以被拉长并构造成用于特定的空气流量范围，并且在与诸如血液或其他体液的非空气流体接触时可以是自密封的。

在接收到流体样品的第一部分并将污染物容纳在污染物容纳容器806中时，当在入口802和出口804之间施加后续压差时，流体样品的后续部分可以被样品路径808接收并从入口802传输到出口804。在一些实施方式中，流体样品优化装置800包括阻力塞810，该阻力塞最初基本上从入口802堵塞样品路径808，同时直到流体的第一部分被容纳在污染物容纳容器806中。

如图11A和11B所示，流体样品优化装置900包括配置为与流体源连接的入口902、配置为与流体收集装置连接的出口904和连接在入口902和出口904之间的样品路径908。流体样品优化装置900还包括连接在入口902和出口904之间的污染物容纳容器906。入口902、出口904、污染物容纳容器906和样品路径908中的一个或多个，以及可能的流体样品优化装置900的其他组件可以容纳在外壳920中和/或由其限定。

污染物容纳容器906还包括与样品路径908连接的透气的流阻器912，优选地靠近出口904。当在入口902和出口904之间施加压差时，污染物容纳容器906被布置为接收来自流体源的流体样品的第一部分，以通过透气的流阻器912和出口904置换其中的空气。透气的流阻器912可以是圆柱形的，并配置用于特定的空气流量范围，并且可以是多层的，以包括自密封层，该层在与非空气流体(例如血液或其他体液)接触时密封，分别如图12B和12C所示。

在接收到流体样品的第一部分并将污染物容纳在污染物容纳容器906中时，当在入口902和出口904之间施加后续压差时，流体样品的后续部分可以被样品路径908接收并从入口902传送到出口904。在一些实施方式中，流体样品优化装置900包括阻力塞910，该阻力塞最初基本上从入口902插入样品路径908，直到流体的第一部分被容纳在污染物容纳容器906中。

图13A-13C示出了阻力塞的各种实施方式和构造，例如圆柱形塞(图13A)、膜或膜(图13B)或柔性盖(图13C)。

图14A-14C示出了具有孔1000或虹膜的阻力塞，该孔1000或虹膜被选择性地手动或自动致动/破坏，以基于施加在阻力塞上的不同压力而在不同时间允许或防止流过。在一些实施方式中，阻力塞是弹性体膜，在中心处具有小孔1000。当向形成阻力塞的膜的一侧施加压差时，压差将偏转并增加孔1000的尺寸，从而使流体流向输出。替代地，阻力塞可以包括刚性或半刚性塞构件1002，其将覆盖孔口1000，并且一旦孔口1000被激活，就不会掉落。

尽管上面已经详细描述了一些实施例，但是其他修改也是可能的。其他实施例可以在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于优化由流体收集装置从流体源收集的流体样品的流体样品优化装置，所述流体样品的第一部分潜在地具有污染物，所述流体样品优化装置包括：

被配置为与所述流体源连接的入口；

被配置为与流体收集装置接触的出口；

连接在所述入口和所述出口之间的样品路径；和

连接在所述入口和所述出口之间的样品路径；和

连接在所述入口和所述出口之间的污染物容纳储库，所述污染物容纳储库在所述出口附近具有透气的流阻器，当所述入口和所述出口之间施加压差时，所述污染物容纳储库被布置为从所述流体源接收所述流体样品的第一部分，以通过所述透气的流阻器和所述出口置换其中的空气，使得当接收到流体样品的第一部分并将污染物容纳在所述污染物容纳储库中时，当所述入口和所述出口之间施加后续压差时，所述流体样品的后续部分能够由所述样品路径从所述入口传送到所述出口。

2.根据权利要求1所述的流体样品优化装置，还包括外壳，该外壳容纳和/或限定所述入口、所述出口、所述样品路径和所述污染物容纳储库中的一个或多个。

3.根据权利要求1所述的流体样品优化装置，其中所述透气的流阻器包括与所述流体样品的第一部分接触时密封的材料。

4.根据权利要求1所述的流体样品优化装置，其中所述污染物容纳储库包括曲折路径。

5.根据权利要求1所述的流体样品优化装置，其中每个压差由所述流体收集装置提供的真空压力提供。

6.一种用于优化由流体收集装置从流体源收集的流体样品的流体样品优化装置，所述流体样品的第一部分潜在地具有污染物,所述流体样品优化装置包括：

被配置为与所述流体源连接的入口；

被配置为与流体收集装置接触的出口；

连接在所述入口和所述出口之间的样品路径，所述样品路径还具有阻力塞，该阻力塞被配置为抑制所述流体样品的第一部分的至少一部分和污染物进入所述样品路径；和

连接在所述入口和所述出口之间的污染物容纳储库，所述污染物容纳储库在所述出口附近还具有透气的流阻器，当所述入口和所述出口之间施加压差时，所述污染物容纳储库被布置为从所述流体源接收所述流体样品的第一部分，以通过所述透气的流阻器和所述出口置换其中的空气，使得当接收到流体样品的第一部分并将污染物容纳在所述污染物容纳储库中时，当所述入口和所述出口之间施加后续压差时，所述流体样品的后续部分能够被迫通过所述阻力塞，并由所述样品路径从所述入口传送到所述出口。

7.根据权利要求6所述的流体样品优化装置，还包括外壳，该外壳容纳和/或限定所述入口、所述出口、所述样品路径和所述污染物容纳储库中的一个或多个。

8.根据权利要求6所述的流体样品优化装置，其中所述透气的流阻器包括与所述流体样品的第一部分接触时密封的材料。

9.根据权利要求6所述的流体样品优化装置，其中所述污染物容纳储库包括曲折路径。

10.根据权利要求6所述的流体样品优化装置，其中每个压差由所述流体收集装置提供的真空压力提供。

11.根据权利要求6所述的流体样品优化装置，其中所述阻力塞包括被后续第一压差可刺穿的膜。

12.根据权利要求11所述的流体样品优化装置，其中所述阻力塞还包括刺穿构件，该刺穿构件被配置为当所述后续第一压差施加在所述膜的相对侧上时刺穿所述膜。

13.根据权利要求6所述的流体样品优化装置，其中所述阻力塞包括具有可溶解材料的网，该可溶解材料在与所述流体样品的后续第一部分接触时溶解。

14.一种用于优化流体样品的流体样品优化装置，所述流体样品的第一部分潜在地具有污染物,所述流体样品优化装置包括：

入口；

出口；

连接在所述入口和所述出口之间的样品路径；和

连接在所述入口和所述出口之间的污染物容纳储库，所述污染物容纳储库在所述出口附近具有透气的流阻器，当所述入口和所述出口之间施加压差时，所述污染物容纳储库被布置为接收所述流体样品的第一部分，以通过所述透气的流阻器和所述出口置换其中的空气，使得当接收到流体样品的第一部分并将污染物容纳在所述污染物容纳储库中时，当所述入口和所述出口之间施加后续压差时，所述流体样品的后续部分能够由所述样品路径从所述入口传送到所述出口。

15.根据权利要求14所述的流体样品优化装置，其中所述样品路径还包括阻力塞，该阻力塞被配置为在接收到流体样品的第一部分并将污染物容纳在所述污染物容纳储库期间，抑制所述流体样品的第一部分的至少一部分和污染物进入所述样品路径。

16.根据权利要求14所述的流体样品优化装置，还包括外壳，该外壳容纳和/或限定所述入口、所述出口、所述样品路径和所述污染物容纳储库中的一个或多个。

17.根据权利要求14所述的流体样品优化装置，其中所述透气的流阻器包括与所述流体样品的第一部分接触时密封的材料。

18.根据权利要求14所述的流体样品优化装置，其中所述污染物容纳储库包括曲折路径。

19.根据权利要求15所述的流体样品优化装置，其中所述阻力塞包括被后续第一压差可刺穿的膜。

20.根据权利要求19所述的流体样品优化装置，其中所述阻力塞还包括刺穿构件，该刺穿构件被配置为当所述后续第一压差施加在所述膜的相对侧上时刺穿所述膜。

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