CN113751095A - 用于从全血分离血清或血浆的样品容器和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在全血样品中将血清或血浆从血细胞分离的装置和方法。本发明使用带有储存器的盖，使得在样品容器被离心分离时，血细胞装填到盖中。在移除盖时，还移除血细胞，且血清或血浆被留在样品管中，在那里，血清或血浆能够容易地被移液器抽取，移液器能够一直到达样品管的底部，从而最小化死体积。

Description

用于从全血分离血清或血浆的样品容器和方法
本申请是申请日为2016年12月12日、申请号为201680081591.7、发明名称为“用于从全血分离血清或血浆的样品容器和方法”的中国发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年12月11日提交的美国临时申请号62/266,433的优先权，该文献的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明涉及用于从全血分离血清或血浆的装置和方法。
背景技术
许多体外诊断测试系统和方案要求使用没有血细胞的血液样品以便执行诊断测试。这些诊断测试使用血清或血浆，所述血清或血浆使用诸如离心分离或过滤的技术从全血分离。
能够通过首先允许血液凝结以及然后使样品进行离心分离以将所有血细胞移动至样品管的底部而从全血分离血清。能够通过首先将全血与诸如肝素锂或EDTA钾盐的抗凝血剂混合，以及然后使样品进行离心分离以将所有血细胞移动至样品管的底部而从全血分离血浆。
在使用离心分离来从全血分离血清或血浆时，常见的是使用包含触变凝胶的样品管，触变凝胶相比血清或血浆具有更大的比重，但是相比血细胞具有更低的比重。在离心分离期间，该凝胶迁移到血细胞上方，同时保持在血清或血浆下方。凝胶的功能是在血清或血浆和血细胞之间提供屏障，因此在离心分离之后，血清或血浆不再与血细胞混合。
使用来自离心分离的样品管的血清或血浆的一个困难在于，难以在不留下大的死体积的情况下从样品管抽取血清或血浆。术语“死体积”指的是，在已经抽取样本的最大量之后，留在样品管中的不能使用的样本的量。在使用自动或手动移液器以从离心分离的样品管抽取样本时，存在移液器将与血细胞或凝胶隔膜接触的风险。如果发生这样的情况，样本可以被扰动，从而再混合血细胞和血清或血浆，移液器可能变得堵塞，或者移液器可能不是抽取纯的血清或血浆。为了避免这些风险，移液器必须保持在血细胞或凝胶隔膜上方的安全深度，以确保其不与血细胞或凝胶隔膜接触。对于自动移液器，这意味着，移液器深度被控制，使得移液器末端保持距离血细胞或凝胶隔膜安全距离。对于手动移液器，这意味着用户小心谨慎，以保持移液器距离血细胞或凝胶隔膜安全距离。在血细胞或凝胶隔膜上方但是在移液器末端下方的血清或血浆是不能使用的，因为其不会被抽取到移液器中。
当可用的血清或血浆的量显著地大于由诊断测试所要求的量时，留下大的死体积可能不成问题。然而，当由诊断测试所要求的血清或血浆的量接近可用的血清或血浆的量时，死体积变成更大的隐患。在使用小体积样本收集技术时或者在其中能够被抽取的血液的量更有限的儿科样本中，这尤其重要。
在其中不能够收集血液样品的更大量的情形中，在从离心分离的样品容器移液时减少留下的死体积的一种常见的技术是，将血清或血浆从离心分离的样品管倾倒出来，倒到第二样品管中。因为第二样品管不包含血细胞或凝胶隔膜，所以移液器能够安全地潜至样品管的底部，且能够在低死体积的情况下抽取血清或血浆。虽然该技术导致低的死体积，但是存在若干显著的缺点。该技术消耗额外的样品容器，这导致增加的材料成本。倾倒血清或血浆的步骤增加劳动成本且引入人为误差的风险。如果不恰当地标记新的样品管，还存在样品混乱的风险。
尤其，为了使血液抽取侵害性更小以及降低进行诊断测试的成本，许多公司目前基于相比如今大部分实验室收集的更小的样本体积开发样品收集和处理技术。为了使用以小体积收集的血清或血浆有效地进行诊断测试，需要方法以最小化由于死体积引起的血清或血浆的损失。本发明使诊断实验室能够使用更小的血液样品有效地进行诊断测试或利用同一体积的血液样品进行更多的测试。
发明内容
在本文中提供的是用于在全血样品中将血清或血浆从血细胞分离的装置。本发明使用带有储存器的盖，使得在加盖的端远离离心分离轴线的情况下在对样品管离心分离时，血细胞被装填到盖中。在移除盖时，还移除血细胞，因此血清或血浆被留在样品管中，在那里，血清或血浆能够容易地被移液器抽取，移液器能够一直到达样品管的底部，从而最小化死体积。
附图说明
图1A和图1B示出根据本发明的样品管和盖的横截面视图。
图2示出根据本发明的样品容器的横截面视图。
图3A-图3I描绘了根据本发明用于从血细胞分离血清或血浆的方法。
图4A和图4B描绘了根据本发明的样品容器的优选实施例。
具体实施方式
贯穿说明书和权利要求使用涉及本说明书的方面的各种术语。除非另外指示，否则此类术语被赋予其在本领域中的普通意思。其他具体定义的术语以与在本文中提供的定义一致的方式解释。
如在该说明书以及所附权利要求中使用的，单数形式“一”、“一个”以及“所述”包括复数个参考物，除非内容另外清楚地指示。
如在本文中使用的，当参考诸如量等的可测量值时，术语“大约”意图包含从指定值多达±30％的变化，因为这种变化适宜于执行所公开的方法。除非另外指示，否则在说明书和权利要求中使用的诸如体积等等的特性的所有数字表达量应被理解为在所有实例中通过术语“大约”修饰。相应地，除非相反地指示，否则在下文的说明书和所附权利要求中陈述的数字参数是近似值，其可以取决于通过本发明设法获得的期望特性变化。
图1描绘了根据本发明的一种样品管，通常称为试管，在其中收集血液样品。样品管1具有封闭端3、开口端4和(多个)侧壁2。开口端4使液体样品能够被插入到样品管1中。封闭端3在优选实施例中示出为带有圆形底部。具有圆形或锥形底部的样品管是优选的，因为其最小化在从样品管的底部移液时的死体积。虽然带有圆形或锥形底部的样品管是优选的，但是样品管的底部能够是任何形状。
图1B描绘了盖10用以紧固到诸如在图1A中示出的样品管上。盖10具有开口端12、封闭端13和侧壁14。封闭端13通过表面15封闭。盖10具有储存器16，其在盖10和样品管1被紧固以形成包括样品管和盖的样品容器时形成，如在图2中所示，其中，储存器16的体积被限定为在不与样品管1接触的情况下，能够被包含在盖10中的液体的最大量。根据本发明，为了从血清或血浆移除在血液中的血细胞或其他固体，储存器16的体积应当等于或大于在血液样品中待从血清或血浆分离的血细胞及其他固体的体积。这将使得在从样品管1移除盖10时，能够移除血细胞及其他固体。在另一实施例中，盖大小被确定成以便储存器的体积等于或大于在样品管中的全血的体积。该设计将在离心分离期间降低或消除在样品管和盖之间的密封上的压力。
样品管1和盖10具有机构，通过其，样品管1的开口端4可以与盖10的开口端12紧固以形成样品容器，使得血液样品被包含在样品管1和盖10内。用于紧固样品管1和盖10的机构能够是期望的任何机构，只要样品管和盖被紧固以形成无泄漏配合。重要的是，在样品容器沿任何方向定向时，样品容器的内容物不泄漏。用于将样品管紧固至盖的此类机构能够包括工程配合或过盈配合。优选的工程配合是螺纹连接7，其中，样品管和盖两者都具有螺纹，其如在附图中所示致力于将样品管和盖连接在一起。能够使用形成无泄漏锁定机构的任何其他工程配合。替代地，能够使用过盈配合，使得在将样品管的开口端和盖的开口端推到一起之后，通过摩擦紧固样品管和盖。例如，盖能够是被紧固到样品管的开口端上的塞子。可选地，能够使用垫圈密封在样品管和盖之间的接头。将样品管和盖紧固在一起的机构不受限于任何特定机构且将包括任何机构，由此样品管和盖能够紧固在一起以形成无泄漏样品容器。
图3A-图3I描绘了本发明的方法的实施例，其用于从血液样品分离血清或血浆，且如下工作：
在图3A中，示出具有封闭端21、开口端22和(多个)侧壁23的空的样品管20。图3B示出填充有通过开口端22插入的全血样品24的样品管20。在图3C中，诸如在图1B中示出的盖30被紧固到样品管20的开口端22。利用盖封闭的样品管在本文中称为样品容器。盖具有开口端32、封闭端33和侧壁34。盖30包含隔膜31。
为了本发明的目的，隔膜是一种装置，其被放入样品管中(或者替代地，被放入盖中)，以便确保在对样品管离心分离之后，存在将血清或血浆与血细胞和其他固体分离的物理层。隔膜被选择成使得其具有比血清和/或血浆更高的比重并且比在血液中待移除的血细胞及其他固体更低的比重。在离心分离期间，因为血清或血浆具有更低的比重，所以通过迁移成更靠近离心分离轴线，血清或血浆与在血液中的血细胞和任何其他固体分离。血细胞(和其他固体)更加远离离心分离轴线迁移，因为其具有更高的比重。隔膜迁移至在血清或血浆和血细胞(以及其他固体)之间的水平，因为其具有介于中间的比重。隔膜的主要功能是通过1)防止血清或血浆与血细胞再混合，以及2)防止血清或血浆在血细胞降解时变得被血细胞污染而维持血清或血浆的纯度。
优选的隔膜是触变凝胶。其是疏水凝胶，其最初是固态，但是在离心分离期间变得液化，因此其能够迁移以形成在血清或血浆和血细胞(以及其他固体)之间的层。优选的触变凝胶是基于聚酯的制剂，然而能够使用任何触变凝胶。其他非限制示例是硅流体和疏水粉状二氧化硅的混合物或者烃聚合物和粉状二氧化硅的混合物。另一优选实施例使用能UV固化的触变凝胶，以便改善在血清或血浆和血细胞以及其他固体之间形成的屏障的强度。替代类型的隔膜包括机械隔膜(例如，诸如在BD Barricor技术中使用的弹性体屏障)和基于过滤器的隔膜。
在图3A-图3I中示出的优选实施例中，隔膜31是触变凝胶。在图3D中，样品容器在定向成使得盖30的封闭端33比样品管20的封闭端21更远离离心分离轴线38时进行离心分离。在离心分离期间，具有比血清或者血浆更大的比重的血细胞40和任何其他固体迁移至储存器35。图3E示出在样品容器被定向时(在该情形中以倒置定向示出)进行离心分离，使得血细胞40朝盖30的封闭端33迁移且进入储存器35中之后的样品容器。由于比重的不同，触变凝胶隔膜31迁移到血细胞40上方且形成在血清或血浆42和血细胞40之间的层。血清或血浆42迁移到触变凝胶隔膜31上方。在图F中，样品容器直立定向，使得盖30在样品管20上方，使得重力将血清或血浆42移动至样品管20的封闭端21。触变凝胶隔膜31保留在样品容器的盖30中，且保持血细胞40被封在盖30内。在图3G中，从样品管20移除盖30。血细胞40和触变凝胶隔膜31也被移除，因为其被包含在储存器35中。血清或血浆42被保持在样品管20中。在图3H中，移液器50被插入到样品管20中以抽取血清或血浆42。因为在样品管中不存在血细胞且不存在隔膜，所以移液器能够安全地下降到样品管的底部以在没有接触隔膜或血细胞中的任一个的情况下抽取血清或血浆。在图3I中，移液器已经抽取了几乎全部血清或血浆，而留下非常小的不可用的死体积。从全血分离血清或血浆的常规方法将血细胞和隔膜留在样品管的底部处，这导致显著更高的死体积，因为移液器必须保持距离隔膜和血细胞安全距离，以确保不存在接触。本发明在不引起增加的成本和将血清或血浆倾倒到第二样品管中的风险的情况下，实现了具有显著更小的死体积。
本发明的重要元素是盖设计，其包括足够大以包含来自样品的血细胞连同待移除的任何其他固体或隔膜的储存器。将血细胞、其他固体以及任何隔膜包含和捕获在盖内的优点在于，在盖被移除时，血细胞和任何其他固体或隔膜被与盖一起移除，仅留下血清或血浆在样品管中待用移液器吸取。
本发明的另一重要元素是在定向成盖的封闭端比样品管的封闭端更远离离心分离轴线的同时对样品容器进行离心分离的技术。在盖的封闭端比样品管的封闭端更远离离心分离轴线的情况下对样品容器进行离心分离将血细胞、其他固体和任何隔膜捕获在盖中的储存器中。这使得当在离心分离之后移除盖时，血细胞、其他固体和任何隔膜能够被从样品移除，仅仅将血清或血浆留在样品管中，以被抽取用于测试。
图4A和图4B描绘了本发明的优选实施例。图4A描绘了其中盖51被紧固到样本管52的样本容器50。通过被紧固至样本管52的内螺纹的螺纹连接53来紧固盖51。在该实施例中，盖51被结构化，使得储存器58延伸到样本管52中。样本容器50包含全血样品54和作为隔膜的触变凝胶55。图4A描绘了在离心分离之前的样本容器。图4B描绘了在离心分离之后的样本容器，且示出通过充当隔膜的触变凝胶55从血清或血浆57分离的血细胞及其他固体56。在盖51的封闭端61比样品管52的封闭端62更远离离心分离轴线38的情况下对样本容器进行离心分离，因此，具有更大比重的成分(即，待从全血样品移除的血细胞和任何其他固体)移动到盖51的封闭端61。具有在血细胞和血清或血浆的比重之间的比重的触变凝胶55隔膜形成在待移除的血细胞及任何其他固体和血清或血浆之间的层。盖51能够然后被移除，仅仅留下血清或血浆被包含在样品管中。
虽然已经描述和示出了本发明的特定实施例，但是不旨在将本发明限制于其。预期本发明的范围与本领域将允许得一样宽泛，且在本文中的公开被同样地解释。
图1A示出如通常用于收集血液样品的筒形样品管，然而样品管形状不需要是筒形。本发明可应用于带有期望的任何形状的样品管。
图1A-1B、图2、图3A-3I以及图4A-4B未示出样品容器的尺寸。由于适用于小样本体积，所以样品容器的大小优选地是在0.1mL至2.0mL的范围内的微型样本管。然而，本发明还适用于在2.0mL至10.0mL或更大的范围内的更大的常规样品管。本发明不特定于任何特定尺寸的样品容器，且能够应用到任何大小的样品管。
图1A示出具有圆形封闭端的样品管的使用。这是优选实施例，因为该几何形状最小化了用于常规移液器的死体积。本发明不特定于任何特定形状的样品管或样品容器，且能够应用到具有任何形状的样品管或样品容器。
图3B示出，当在样品容器上不存在盖时，全血添加至样品容器。替代方法将是，在附接盖时，将血液添加至样品容器。在该实施例中，盖的封闭端将包含能刺穿材料，使得插管能够插入通过盖的封闭端，以将血液样品插入到样品容器中。能刺穿材料将需要使得其将重新密封，因此样品容器不泄漏包含在其内的血液样品。如今，这通常使用具有带有能够利用针刺穿的隔膜的盖的抽空的样品管完成。在这种实施例中，在图1B中的盖表面15或其至少部分将由能够利用针刺破的材料制成。材料应当是能自密封的，使得在其被利用针刺破之后，其将重新密封，以便样品不从盖泄漏出去。
该实施例还将具体化为其中盖的封闭端能够开封和再密封使得插管能够通过盖的封闭端插入血液的任何构造。
在另一优选实施例中，样品容器内侧的体积被抽空。这导致血液样品通过空气压力被拉到样品容器中。
附图示出样品容器和盖，其具有螺纹型连接，以便将盖连接至样品容器的顶端。螺纹型连接是优选实施例，因为其提供用于离心分离的最紧固的密封。然而，盖可以通过多种方法附接至样品容器。提供若干示例，但是本发明不应当受限于示例，且应当包括用于将盖紧固至样品容器的任何方法。可以使用止动器型连接，但是在离心分离期间可能需要应用额外的密封压力。在此类实施例中，在管和盖之间的垫圈可以有用地用于改善密封。
所描述和示出的优选实施例示出作为独立部件的样品管和盖。在另一实施例中，盖可以物理上系至样品容器，因此它们总是被连接。一旦血液样品被离心分离以使血清或血浆与血细胞及其他固体分离，则盖应当能够被打开，使得移液器能够插入到样品管中，以用移液器吸取血清或血浆，或使得血清或血浆能够倾倒出去到诸如不同样品管的分离容器中。
替代实施例是将盖整体形成到另一装置中。例如，带有螺纹开口的血液收集装置可充当用于样品管的盖。该血液收集装置可具有双功能，其中，其将血液放入样品管中，以及充当盖。
替代实施例是具有起多个盖的作用的单个装置。例如，带有多个螺纹开口的单个塑料装置可充当用于多个样品管的盖，其中，每个螺纹开口具有其自己的储存器。要点在于，充当盖的每个螺纹开口包含足够大以保持血细胞和任何其他固体或隔膜的储存器。
替代实施例是具有起多个样品管的作用的单个装置。例如，多孔板可充当多个样品管，其中，在板中在每个孔能够通过包含储存器的盖紧固。
在图3A-图3I、图4A和图4B中描述和示出的优选实施例包括作为隔膜凝胶的触变凝胶的使用。该设计是优选的，因为凝胶提供可靠的屏障，以防止血细胞与血清或血浆再混合。替代方案是不使用任何隔膜，且依靠离心分离将血细胞足够密闭地装填在储存器中，使得在离心分离之后以及当盖被移除时，血细胞保留在盖中。
图3C示出最初包含在盖中的隔膜(例如，触变凝胶)。该实施例是优选的，因为其允许专门设计的盖与不包含隔膜(例如，触变凝胶)的商品样品管一起使用。替代实施例是使隔膜凝胶(例如，触变凝胶)最初包含在样品管中。
图3E示出储存器的大小已经被设计成使得其能够保持的最大体积是血细胞的体积加隔膜凝胶的体积。这最小化盖的大小，同时仍然确保血细胞和隔膜凝胶将被完全包含在盖内。盖必须具有充分的大小，以便储存器具有足以保持血细胞的体积加诸如隔膜的任何其他固体的体积的体积。替代实施例是确定储存器的大小，使得其体积等于或大于样品管的体积。这将确保，在离心分离期间，在样品管和盖之间的密封上不存在压力。
所描述和示出的优选实施例描述了血清或血浆从全血的分离。这暗示，化学添加物至全血的可能使用。举例来说，为了分离血清，可以使用诸如二氧化硅的凝结激活剂。为了分离血浆，能够使用诸如肝素锂或EDTA钾盐的抗凝血剂。本发明不受限于任何特定添加物的使用。

Claims (10)

1.一种用于将血液样品中的血清或血浆与血细胞分离的样品容器，包括：
样品管，其具有开口端、封闭端和(多个)侧壁，其中，所述开口端使血液样品能够被插入到所述样品管中；
盖，其具有开口端、封闭端和(多个)侧壁；
机构，通过其，所述样品管的所述开口端与所述盖的所述开口端紧固，使得所述血液样品被包含在所述样品管和所述盖内；
储存器，当所述盖和所述样品管紧固在一起且加盖的样品管定向成使得所述盖的所述封闭端低于所述样品管的所述封闭端时形成所述储存器，其中，所述储存器的体积被限定为在不接触所述样品管的情况下能够被包含在所述盖中的液体的最大量；
其中，所述储存器的体积等于或大于在所述血液样品中待与血清或血浆分离的血细胞及其他固体的体积。
2.根据权利要求1所述的样品容器，其中，所述盖包含隔膜。
3.根据权利要求1所述的样品容器，其中，所述样品管包含隔膜。
4.根据权利要求1所述的样品容器，其中，所述盖包含添加物。
5.根据权利要求1所述的样品容器，其中，所述样品管包含添加物。
6.根据权利要求1所述的样品容器，其中，所述盖的所述封闭端包括表面，其至少部分地由插管能够被插入通过其的能刺穿材料构成。
7.根据权利要求1所述的样品容器，其中，所述盖的所述封闭端能够开封和再密封。
8.根据权利要求1所述的样品容器，其中，所述样品管和所述盖系在一起。
9.一种将血清或血浆从血液样品分离的方法，包括：
将全血样品插入到具有开口端、封闭端和(多个)侧壁的样品管中，其中，所述开口端使血液样品能够被插入到所述样品管中；
利用具有开口端、封闭端和(多个)侧壁的盖封闭所述样品管的开口端，由此形成包括所述样品管和具有储存器的盖的样品容器，所述储存器在所述盖和样品管紧固时形成，其中，所述储存器的体积被限定为在不与所述样品管接触的情况下能够被包含在所述盖中的液体的最大量，以及其中，所述储存器的体积等于或大于在所述血液样品中待与所述血清或血浆分离的血细胞及其他固体的体积，
在所述管定向成使得所述盖的封闭端比所述样品管的封闭端更远离离心分离轴线时使所述管进行离心分离，使得相比血清或血浆具有更大比重的血细胞及任何其他固体迁移至所述储存器；
定向所述样品容器，以便所述盖的封闭端定向在所述样品管的封闭端上方，使得重力能够将所述血清或血浆移动到所述样品管中，同时，相比血清或血浆具有更大比重的所述血细胞及任何其他固体保留在所述储存器中；
从所述样品管移除所述盖，使得所述血细胞及任何其他固体也被移除，且所述血清或血浆被保持在所述样品管中。
10.一种将血清或血浆从血液样品分离的方法，包括：
将具有开口端、封闭端和(多个)侧壁的样品管的所述开口端紧固至具有开口端、封闭端和(多个)侧壁的盖的所述开口端，所述盖的封闭端具有包括能刺穿材料的表面，插管能够被插入通过所述能刺穿材料或所述能刺穿材料能够被开封和再密封，由此形成包括所述样品管和具有储存器的盖的样品容器，所述储存器在所述盖和样品管紧固时形成，其中，所述储存器的体积被限定为在不与所述样品管接触的情况下能够被包含在所述盖中的液体的最大量，以及其中，所述储存器的体积等于或大于在所述血液样品中待与所述血清或血浆分离的血细胞及其他固体的体积，
使用插入通过所述盖的封闭端的插管，将全血样品插入到所述样品容器中；
在所述管定向成使得所述盖的封闭端比所述样品管的封闭端更远离离心分离轴线时使所述管进行离心分离，使得相比血清或血浆具有更大比重的血细胞及任何其他固体迁移至所述储存器；
定向所述样品容器，以便所述盖的封闭端定向成在所述样品管的封闭端上方，使得重力能够将所述血清或血浆移动到所述样品管中，同时，相比血清或血浆具有更大比重的所述血细胞及任何其他固体保留在所述储存器中；
从所述样品管移除所述盖，使得所述血细胞及任何其他固体也被移除，且所述血清或血浆被保持在所述样品管中。
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