CN113412157B - 全血的超声溶解 - Google Patents

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Abstract

用于溶解全血以进行CO‑Ox测量的系统和方法在模块中使用溶解室来进行声学溶解全血，在模块中溶解室与CO‑Ox测量室分离。所公开的声学溶解系统和方法避免了化学溶解方法的费用和复杂性，并且允许全血样本在连续流过溶解室的情况下被溶解。声学溶解室设置在CO‑Ox测量室的上游。溶解室与CO‑Ox测量室的分离提供了围绕CO‑Ox测量室自由布置和定向各种光学部件和/或其他CO‑Ox测量部件。溶解室与CO‑Ox测量室的分离允许更有效地设计超声溶解换能器和CO‑Ox测量光学器件。

Description

全血的超声溶解
背景技术
一些目前使用的CO-血氧测定(CO-Ox)测量仪器在执行CO-Ox测量之前采用化学溶解技术来溶解全血。例如，这种化学溶解技术通常涉及复杂的流体过程和用于处理试剂、计量、混合和控制阀的许多专用部件。
作为全血化学溶解的替代，一些先前已知的CO-Ox测量技术使用声波来溶解全血。例如，美国专利号9097702和美国专利申请公开号2010/0151512描述了使用声波溶解全血的系统。这些先前已知的设计是基于同轴配置，其中溶解室和CO-Ox室用于相同的目的，溶解直接发生在CO-Ox隔室上。在这种配置中，全血填充CO-Ox测量和溶解室，其中全血然后被声学溶解。该室的深度通常为约0.09mm至0.12mm，用于CO-Ox测量。然而，当血液在如此小的空间中移动时，全血中存在的凝块会被截留在室中。此外，在这两种先前已知技术中使用的同轴配置也限制了CO-Ox光学器件和超声换能器的设计，使得它们的设计远非最佳。
发明内容
根据本公开的一方面的用于分析血液的设备包括盒，其配置为可移除地安装在血液分析仪器中，其中该盒包括配置用于接收全血样本的溶解室和在溶解室下游的分离的CO-Ox测量室。根据本公开的一方面，溶解室包括至少一个接口表面，其配置用于将超声波能量从血液分析仪器的超声换能器传输到血液样本，以执行血液样本的溶解。
CO-Ox测量室与溶解室分离，并配置用于在血液样本溶解之后从溶解室接收血液样本。测量室配置为促进血液分析仪器执行血液样本的CO-Ox测量。
附图说明
图1示出了根据本公开的一方面的包括溶解室的模块。
图2示出了根据本公开的一方面的模块的底部，其中溶解室具有泪液形几何形状。
图3是示出根据本公开的一方面的模块的底部和模块的顶部的剖视图。
图4示出了根据本公开的一方面的测试设备，其中超声换能器配置成抵靠着模块。
图5是示出根据本公开的一方面的未被溶解的全血的吸收光谱与已被化学溶解的血液的吸收光谱相比较的图。
图6是示出已经用根据本公开的一方面的设备溶解的血液和已被化学溶解的血液的吸收光谱的图。
图7是示出根据本公开的一方面的用不同流量溶解的来自同一供体(66％Hct)的全血的吸收光谱的图。
图8是根据本公开的一方面的用于分析血液的设备的示意性拖动。
具体实施方式
根据本公开的一方面，超声溶解室用于溶解全血以进行CO-Ox测量。本文公开的用于溶解血液以测量CO-Ox的超声溶解室和技术避免了在一些现有CO-Ox测量仪器中使用的化学溶解方法的费用和复杂性。根据本公开的一方面，用于溶解全血以进行CO-Ox测量的系统和方法在模块中使用溶解室来声学溶解全血，在模块中溶解室与CO-Ox测量室分离。溶解室设置在CO-Ox测量室的上游。根据本公开的溶解室与CO-Ox测量室的分离克服了先前已知的超声溶解技术的一些缺点。
例如，所公开的系统和设备提供了围绕CO-Ox测量室自由布置和定向各种光学部件和/或其他CO-Ox测量部件。溶解室与CO-Ox测量室的分离允许更有效地设计超声溶解换能器和CO-Ox测量光学器件。所公开的分离的溶解室可以比先前用作双重目的的CO-Ox测量室的先前设备的溶解室大得多，因为所公开的溶解室不限于适于CO-Ox测量的配置。在说明性实施例中，所公开的溶解室的深度为约0.23mm。例如，与先前已知的溶解室和CO-Ox室的0.09mm至0.12mm深度相比，这种大得多的溶解室深度显著减少了凝块的截留。此外，全血中存在的凝块可以在公开的溶解室中通过超声溶解过程被破碎，以防止它们被截留在更具限制性的CO-Ox室的下游。
所公开的方法和设备的另一个好处是，与先前已知的技术相比，它使用少得多的功率来促进全血溶解，使得超声溶解对血液样本的热影响最小化。根据本公开的另一方面，全血溶解比先前已知的技术进行得更有效，因为所公开的方法和设备允许全血样本在连续流过溶解室的同时被溶解。
参考图1，包括公开的溶解室102的模块100的说明性实施例由适于可重复地接收超声波能量的模制一次性塑料材料制成。溶解室102具有足够大的深度尺寸，以避免被全血中存在的凝块堵塞。该模块包括与溶解室102连通的血液入口端口104和在溶解室102和测量室之间提供流体路径的溶解血液出口端口106。
图2示出了模块100的底部108，以示出说明性实施例，其中溶解室102具有泪液形几何形状，其朝向圆形区域110逐渐扩展，其中超声波能量被传输以溶解圆形区域中的全血。
图3是模块100的剖视图，示出了模块100的底部108和模块100的顶部114。根据本公开的一方面，模块100还包括凹部112，其配置为接收超声换能器并将超声换能器定位成抵靠着模块100的接口表面116。溶解室102具有形成在模块100的底部108中的底壁118。在说明性实施例中，模块100可以包括位于溶解室102的底壁118下方的第一网状部120。
溶解室的顶壁122配置成响应于从超声换能器接收能量而振动。在说明性实施例中，顶壁122包括薄部124和突出的中心盘部126。在说明性实施例中，薄部具有约0.5mm的厚度尺寸。中心盘部126位于溶解室102的圆形区域110上方。例如，中心盘部126可以是附接到溶解室102的顶壁122的独立件，或者它可以与顶壁122一体形成。模块100的接口表面116包括中心盘部126的顶面。
根据本公开的一方面，超声换能器与模块100分离。超声换能器可以直接抵靠着接口表面116放置。例如，所公开的方法和设备可以通过弹簧加载超声换能器来允许超声换能器和接口表面116之间的宽位置公差。接口表面116被超声换能器振动，以促进超声波能量从超声换能器传输到血液样本。在说明性实施例中，超声换能器以40千赫振动，功率水平为约30瓦。
模块100包括第二网状部128，其在溶解室和超声换能器之间提供连接。第二网状部128有助于超声波从超声换能器传输到血液样本，而不需要任何耦合流体来实现超声波能量直接有效地传输到血液中。
在说明性实施例中，模块设计成放置在自动化血液分析仪器内，比如由马萨诸塞州Bedford仪器实验室制造的下一代GEM血液分析仪器。溶解室模块100安装或结合在可移除盒中，该盒配置成可移除地安装在血液分析仪器中。当盒安装在血液分析仪器中时，模块的凹部和中心盘部与超声换能器对准。超声换能器结合在血液分析仪器中。
根据本公开的一方面，溶解室连通可移除盒是一次性的，并且不需要与超声换能器紧密对准。根据本公开的另一方面，溶解室相对于血液分析仪器与盒的插入方向在运动学上对准。
图4示出了测试设备400，其中超声换能器402配置成抵靠着所公开的模块100。使用图4所示的配置将超声波能量应用于全血样本，以证明所公开的用于溶解血液的超声方法和设备实现了与化学溶解血液的CO-Ox测量结果相似的CO-Ox测量结果。
图5是示出未被溶解的全血的吸收光谱与已被化学溶解的血液的吸收光谱进行比较的图。图5中的吸收光谱是由马萨诸塞州Bedford仪器实验室使用GEM 4K血液分析仪器的光学器件测量的。图6和7示出了在对超声溶解血液执行CO-Ox测量之前使用本文公开的超声溶解方法和设备来溶解全血产生的CO-Ox光谱与具有相似性质的化学溶解血液的光谱相当。
图6示出了已经用本发明的设备溶解和已经被化学溶解的血液的吸收光谱。样本在恒定流量下同时填充溶解室然后在GEM 4K仪器上分析两个溶解样本，以观察对血红蛋白测量的影响。插图上列出了化学溶解和超声溶解血液中血红蛋白的不同部分。
图7示出了用不同流量和32瓦溶解的来自同一供体(66％Hct)的全血的吸收光谱。插图示出了用GEM 4K仪器测量的不同血红蛋白部分。测试的流量远低于和高于马萨诸塞州Bedford仪器实验室在目前GEM 5K血液分析仪器上使用的速率。
图6和7示出了用本文公开的设备和方法非常有效地溶解全血，并且本文公开的设备和方法可以与现有的CO-Ox光学器件和算法一起使用。
参考图8描述了根据本公开的一方面的用于分析血液的设备。在说明性实施例中，设备800包括配置为可移除地安装在血液分析仪器808中的盒802。血液分析仪器808包括超声换能器810。盒802包括溶解室102和与溶解室102分离的测量室806。溶解室102配置用于接收血液样本，并且包括至少一个接口表面，其配置用于将超声波能量从血液分析仪器808的超声换能器810传输到血液样本，以执行血液样本的溶解。测量室806配置用于在溶解之后从溶解室102接收血液样本。测量室806还配置成促进血液分析仪器执行血液样本的CO-Ox测量。
在说明性实施例中，溶解室由适于可重复地接收超声波能量的模制一次性塑料材料制成。溶解室的深度尺寸足够大，以避免被全血中存在的凝块堵塞。在示例实施例中，深度尺寸为约0.23毫米。根据本公开的一方面，溶解室相对于血液分析仪器与盒的插入方向在运动学上对准。
在说明性实施例中，盒还包括与溶解室连通的血液入口端口。盒中的凹部配置用于接收超声换能器并将超声换能器保持抵靠着接口表面。在说明性实施例中，盒还包括在溶解室和测量室之间的溶解血液出口端口。根据本公开的另一方面，溶解室具有朝向圆形区域逐渐扩展的泪液形几何形状。超声波能量被传输以溶解圆形区域中的全血。
在说明性实施例中，超声换能器产生20kHz至60kHz频率范围内的超声波能量。例如，在特定实施例中，超声换能器产生频率为约40kHz的超声波能量。
根据本公开的另一方面，设备800还包括附接到邻近接口表面的溶解室主体的中心振动盘。中央振动盘配置成促进超声波能量传输到血液样本。根据本公开的另一方面，盒还包括在溶解室和超声换能器之间的网状部。根据本公开的另一方面，可在血液样本连续流过溶解室的情况下执行溶解。

Claims (17)

1.一种设备，该设备包括：
盒，其配置为可移除地安装在血液分析仪器中，该盒包括：
溶解室，其配置用于接收血液样本，所述溶解室(102)的顶壁(122)包括薄部(124)和突出的中心盘部(126)，并且所述溶解室(102)包括至少一个接口表面，所述接口表面被配置为接触所述血液分析仪器的超声换能器并将来自超声换能器的超声能量传输到血液样本以溶解血液样本并由此产生溶解血液样本；以及
与溶解室分离的测量室，该测量室配置用于接收来自溶解室的溶解血液样本，并且该测量室配置用于促进由血液分析仪器执行溶解血液样本的CO-Ox(一氧化碳血氧定量法)测量；
其中，溶解室具有泪液形几何形状，该泪液形几何形状朝向圆形区域逐渐扩展，所述中心盘部(126)在圆形的区域上并且超声能量被传输以溶解圆形区域中的血液样本。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述溶解室由适于可重复地接收超声波能量的模制一次性塑料材料制成。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述溶解室的深度尺寸足够大，以避免被血凝块堵塞。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述深度尺寸为0.23毫米。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述溶解室相对于所述血液分析仪器与所述盒的插入方向在运动学上对准。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述盒还包括：
与所述溶解室连通的血液入口端口；
凹部，其配置用于接收所述超声换能器并将超声换能器保持抵靠着所述至少一个接口表面；以及
所述溶解室和测量室之间的溶解血液出口端口。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述超声换能器产生频率范围为20kHz至60kHz的超声波能量。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述超声换能器产生频率为40kHz的超声波能量。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述盒还包括位于所述溶解室和超声换能器之间的网状部。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，可在血液样本连续流过所述溶解室的情况下执行溶解。
11.一种用于对超声溶解血液执行CO-Ox(一氧化碳血氧定量法)测量的方法，该方法包括：
将血液样本引导至盒的溶解室，所述盒配置为可移除地安装在血液分析仪器中，
从超声换能器向溶解室的顶壁施加超声能量，所述溶解室(102)的顶壁(122)包括薄部(124)和突出的中心盘部(126)，并且所述溶解室(102)包括至少一个接口表面，所述至少一个接口表面接触血液分析仪器的超声换能器，并将超声能量传输到血液样本以溶解血液样本，从而产生超声溶解血液，溶解室具有泪液形几何形状，该泪液形几何形状朝向圆形区域逐渐扩展，中心盘部(126)在圆形区域上并且传输超声能量以溶解圆形区域中的血液样本；
将超声溶解血液从溶解室引出到所述盒的分离的测量室；以及
在测量室中使用血液分析仪器对超声溶解血液进行CO-Ox(一氧化碳血氧定量法)测量。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，施加超声波能量是在血液样本流过所述溶解室的过程中进行的。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述溶解室由适于可重复地接收超声波能量的模制一次性塑料材料制成。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述溶解室的深度尺寸足够大，以避免被血凝块堵塞。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述超声能量在20kHZ至60kHZ的频率范围内。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述溶解室与包含所述溶解室的所述盒插入所述血液分析仪器的插入方向对齐。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述盒包括:
与所述溶解室连通的血液入口端口；
凹部，其配置用于接收所述超声换能器并将超声换能器保持抵靠着至少一个接口表面；以及
所述溶解室和测量室之间的溶解血液出口端口。
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