CN1188702C - 分析样液的测试装置 - Google Patents

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Abstract

一种测试装置(1)，利用试剂并通过将试剂储存在一个具有试液输入口(4)和排出孔(5)的毛细管中、经该输入口输入试液并允许试液与试剂反应地分析试液中的特殊成分，其中该毛细管(3)具有两个亲水区和一个疏水区。第一亲水区(31)使试液从输入口(4)流向试剂，第二亲水区(33)具有一个预定区并储存试剂。疏水区(32)将第一亲水区(31)和第二亲水区(33)分隔开。试剂和试液定量储存在第二亲水区(33)中。因此，无需用测量仪器测量试液。此测试装置作为快速简单分析仪器是有利的。由于可以只通过涂覆方式就将试剂固定在预定位置上，所以可以节约劳动时间地制作出测试装置。

Description

分析样液的测试装置
技术领域
本发明涉及一种用于分析样液成分的测试装置，尤其是用于分析象血液和尿液这样的水溶液的成分的测试装置。
背景技术
一种通过与试剂反应来分析样液的简单测试装置通常采用了毛细管作用以便将样液注入或转移到一个在测试装置中与试剂反应的位置上。作为这种测试装置，存在着涂覆在毛细管上的试剂溶解于样液中这样类型的装置和样液渗入涂在毛细管上的试剂层这种类型的装置。
作为前一种装置的例子，JP-A 63-274839描述了一种测试装置，它包括一个也作为轴的下伸展件和一个含试剂的上件，而且它通过一个间隔件与下件形成了一个毛细管。作为后一种装置的例子，JP-A 4-188065描述了一种分析仪器，它包括一个载体、一个与载体隔绝的试剂层、一个在覆盖试剂层时与载体一起形成一个毛细管腔地固定着的盖，此盖具有一个样液输入口和一个排气孔。
但是，在试剂溶解于样液中的这种类型的装置中，如在JP-A63-274839所述的测试装置中，应精确确定试剂溶液浓度，从而要输入的样液应先被注入其容积已知的容器如滴管中。另外，在样液渗入试剂层的这种类型的装置中，如在JP-A 4-188065所述的装置中，试剂应包含在试纸中，或者它应含在与毛细管分开的且与毛细管相连以保持试剂层体积的薄膜中。
因此，本发明的目的是提供一种测试装置，它可以轻松地测量定量样液并同时无需将样液滴入另一个容器或无需单独准备固定样液的试剂层的分析样液。
技术方案
为实现上述目的，本发明的测试装置是一种利用试剂并通过允许经试液输入口注入试液以便与留在毛细管预定位置上的试剂反应地分析试液中的特殊成分的装置，所述毛细管具有输入口和排气孔，所述毛细管具有：从试液输入口将试液转移给试剂的第一亲水区；具有一个包含试剂的预定区的第二亲水区；一个将第一亲水区与第二亲水区分离开的且不经过第一亲水区、第二亲水区地与排气孔相连的疏水区。
根据此测试装置，经试液输入口注入的试液通过毛细管作用而经过第一亲水区地流向试剂。与此同时，毛细管所含空气被推动并经排气孔排出。一旦样液流到疏水区，则通过疏水区暂时防止了试液的转移。接着，当对测试装置施加外力时，试液流经疏水区而转向第二亲水区。
由于第二亲水区的面积是恒定的，所以其中所含的试液数量是由其面积和毛细管内径决定的。当试液流经疏水区而转向第二亲水区时，留在疏水区的试液或不可能留在第二亲水区的溶液通过疏水区斥力被排出。因此，无需先将试液滴入一个具有已知容积的容器中或者无需保留涂层预定区内的试剂。另外，由于含试剂区是亲水的，所以试剂可以仅仅通过涂覆被固定在第二亲水区中。通过定量保留的试液与试剂的反应，可以很精确地测试出试液的特殊成分。
允许试液流经疏水区的所加外力例如包括因操作人员用手摇晃测试装置而带来的瞬时振动力或离心力、经排气孔抽吸产生的吸力和来自输入口的压力。
排气孔优选地是一个成型于其与毛细管相交方向上的透孔。通过如此形成的透孔，毛细管可以被制作成为一个除透孔外只有试液输入口敞开、且可以防止第二亲水区所含试液溢流的管。透孔与毛细管在第一亲水区侧的交角优选为锐角。通过如此设计的结构，当通过外力将试液转给第二亲水区时，它可以阻止来自透孔的液流，于是防止了生物危害。
附图的简要说明
图1是第一实施例中的测试装置的透视图。
图2是第一实施例中的测试装置的平面图。
图3是第一实施例中的测试装置的截面图。
图4是第二实施例中的测试装置的平面图。
图5是第二实施例中的测试装置的截面图。
图6是第三实施例中的测试装置的平面图。
图7是第三实施例对比例子中的测试装置的平面图。
图8是表示例1中的分析方法的平面图。
图9是第四实施例中的测试装置的平面图。
图10是图4实施例中的测试装置的截面图。
图11是在第四实施例对比例子中的测试装置的截面图。
图12(A)是解释例2中的分析方法的毛细管的平面图，图12(B)是例2的对比例子的平面图。
图13是第五实施例中的测试装置的平面图。
图14是第五实施例中的测试装置的截面图。
图15是第六实施例中的测试装置的平面图。
图16是第六实施例对比例中的测试装置的平面图。
图17是在第六实施例的另一个对比例中的测试装置的平面图。
图18是第七实施例中的测试装置的平面图。
图19是第八实施例中的测试装置的平面图。
图20是第九实施例中的测试装置的平面图。
图21是毛细管中试液的第一种转移方式的平面图。
图22是毛细管中试液的第二种转移方式的平面图。
图23是毛细管中试液的第三种转移方式的平面图。
图24是第十实施例中的测试装置的透视图。
图25是图24的XXV-XXV的截面图。
图26(A)、26(B)、26(C)分别是在准备阶段、滤除血球阶段和血浆体积调节阶段内的第十一实施例中的测试装置的截面图。
本发明的最佳实施方式
第一实施例
在图1的透视图、图2的平面图和图3的截面图中画出了第一实施例中的本发明的测试装置。
测试装置1配有矩形平行六面体状主体2。主体2由三块透明板构成，其中中间板被加工成一个框架，在长度方向上成细长形状、且被框架和上、下板包围着的空心部3起到了毛细管的作用。主体2中的上板配有一个与空心部3一端连通的输入口4。空心部3的内表面由与输入口4相连的且经过变质处理而成为亲水的第一亲水区31、与第一亲水区相连的疏水区32、与疏水区相连的第二亲水区33构成的，在第二亲水区33的背面封住空心部3。主体2配有允许疏水区32不经过亲水区31、33地与外界连通的透孔5，透孔5设置在其与空心部3相交且与第一亲水区31形成一个锐角的方向上。将试剂(未示出)涂覆在第二亲水区33上。
测试装置1的制作方法例如是以下这样的。准备三块由ABS材料构成的矩形板。ABS本身是疏水的。在第一板中，作为光源的低压水银灯对要在其中形成亲水区31、33的区域进行紫外线辐射。如此经过辐射的部分经过变质而成为亲水的。第二板被加工成为一个框架并配有透孔5。第三板配有输入口4，而且通过与第一板相同的方式将预定部变质处理成亲水的。在将试剂(未示出)涂覆到第二亲水区33上以后，三块板被叠置固定在一起。于是制出了测试装置。另外，一块由原本是亲水的材料构成的板可替代ABS板。在这种情况下，可以按照相同方式通过将疏水性涂层如烷氧基硅烷涂覆到亲水板如玻璃板的预定部位上而形成了测试装置1。在任何一种情况下，都无需象现有技术中那样单独形成试剂。
测试装置1分析样液的过程如下：接受血球滤除处理的血液或收集血液略多于最佳数量地被推向输入口4。浸润第一亲水区31的血液通过毛细管作用被转移向第二亲水区33，但防止了通过疏水区32转移血液的方式。如果收集血液本身被用作样液，则象血球过滤膜这样的预处理件可以设置在通向第一亲水区31的路上。接着，略微敲击主体2的侧面(图中的右侧)。通过此外力，充入第一亲水区31的血液经疏水区32被转给第二亲水区33。与此同时，在由第二亲水区33环绕而成的空间内的空气经透孔5排出。血液启动了与试剂的反应。疏水区32未被血液润湿，因此，要填入由毛细管内壁和疏水区32构成其边界的第二亲水区中的血液数量总是恒定的。因而，可以很精确地定量分析血液。另外，主体2是透明的，所以可以用光学仪器快速分析血液。
由于以下原因，作为排气孔的透孔5最好开设在一个与第二亲水区33和疏水区32之间的临界部间隔c＝0.2mm或更大的位置上。一旦试液经过了疏水区，则可以通过试液作用略微使疏水区变得亲水。由于疏水区和第二亲水区在同一表面上是连续的，所以注入第二亲水区中的试液可以在疏水区临界部形成一个弯液面。因此，如果临界部太靠近排气孔，则弯液面未被疏水区封闭且因此直接与排气孔相连，于是允许试液经排气孔流出。
第二实施例
在图4的平面图和图5的截面图中示出了在第二实施例中的测试装置。此测试装置6具有与第一实施例中的测试装置相同的结构，除了它未配有透孔5外，空心部7也在输入口8的相反侧面上敞开，开口9代替透孔5地具有排气作用，空心部7中的疏水区72、74被分入两个位置，而第二亲水区73夹在这两个位置之间。
在此测试装置6进行试液分析的情况下，随着试液因毛细管作用而向前流动，空心部7所含空气经开口9排出。疏水区72、74未被液体润湿，因此充填在由毛细管内壁和疏水区72、74构成其边界的第二亲水区73中的血液总是不变的。由于空气经位于一个从第二亲水区73延伸出来的位置上的开口9被排出，所以试液快速向前流动。
第三实施例
第三实施例中的本发明的测试装置在图6的平面图中示出了。在此实施例中，毛细管在第一亲水区和疏水区之间是弯曲的。另外，假设不使第一亲水区在与疏水区相邻的临界部弯曲地开设排气孔，则它设置在一个不是假想延伸部的位置上。以下，参见附图来具体描述测试装置。
测试装置11配有矩形平行六面体状主体12。主体12由三块透明板构成，其中中间板被加工成一个框架，在长度方向上成细长形状的、被框架和上、下板包围着的且在两个位置上弯曲的空心部13起到了毛细管的作用。空心部13起始于主体12一端并在未到达另一端之前被封闭。在此例子中，它的起始部起到了输入口14的作用。
空心部13的内侧由第一亲水区131、疏水区132和第二亲水区133构成。第一亲水区131从输入口14起伸向第一弯曲部，疏水区132从第一弯曲部起延伸向第二弯曲部，空心部13在第二亲水区133的背面被封闭。空心部13在样液前进方向上在第一弯曲点向右弯曲并在第二弯曲点向左弯曲。在本发明中，第一弯曲点的角度且尤其是在图1中表示为α的外周面侧角度与空心部13宽度之间的关系是很重要的。即，假设第一亲水区131不在与疏水区132临界处弯曲地延伸的话，则与第二亲水区133重合地设计假想延伸部。
主体12配有允许疏水区132不经过亲水区131、133地与外界连通的透孔15。透孔15起到了排气孔的作用。第一弯曲点在内周侧开设有透孔15。将试剂(未示出)涂覆在第二亲水区133上。
测试装置11的制作方法基本上与第一实施例中的制作方法相同。但是，用聚苯乙烯(PS)代替ABS地作为原材料。
此测试装置11分析样液的过程也与第一实施例中的分析过程相同。但是，从第一亲水区131流向第二亲水区133的部分血液与疏水区132的侧壁接触。当通过反作用力改变其方向而迫使疏水区132中的空气转向透孔15时，血液被转给第二亲水区133。因此，与第一实施例相比，更容易排出空气。
毛细管弯曲程度不受限制。毛细管也可以平稳地弯曲或者致使第一亲水区和疏水区相交地弯曲。但是，毛细管最好使假想延伸部与第二亲水区重合地弯曲。如此一来，防止了从第一亲水区流出的整个试液飞溅到疏水区侧壁上。
例1
准备出如图1所示的测试装置11，其中空心部13的宽度和高度分别为3mm和0.2mm，第二亲水区133的深度“a”为3mm，疏水区132的长度“b”为5mm。在样液向前流动的方向上，空心部13在第一弯曲点向右弯曲30度并在第二弯曲点向左弯曲30度。
人体血浆或血清(以下称为人体血浆)作为试液经输入口14被注入测试装置11中，并且施加外力地将其转移给第二亲水区133。与此相比，准备出具有与测试装置11相同的形状和性能的但空心部如图7所示的那样不弯曲的测试装置R11，并通过相同方式将试液转移给第二亲水区133’。计算第二亲水区133、133’所含试液的气泡夹杂比(图8)。对于每种测试装置11、R11来说，测试装置有20台。三分钟后，通过微型注射器排出所含试液并测量它的量以便计算出保留精度。这些计算结果列于表1中。
       表1                                                                         (n＝20)
    测试装置   气泡夹杂比(％)   保留精度(CV％)
    11   0   2.5
    R11   25   6.1
如表1所示，当试液被转移给含试剂部时，根据此例中的测试装置，可以不将气泡注入试液中地定量转移试液。
第四实施例
在上述第一实施例到第三实施例中，疏水区在相同的表面上与第二亲水区是连续的。在这种结构中，如第一实施例所示，流入第二亲水区的试液可能在疏水区临界处形成弯液面。如果弯液面是凸出形状的，则没有问题。但是，如果弯液面是凹形的且距离“c”(图2)无意识地不够大，则试液可能沿管壁逐渐流出排气孔。因此，定量保留试液于第二亲水区内变得困难了。
因此，在第四实施例中，在疏水区和第二亲水区之间的临界处开设了一条其可润湿性能比第二亲水区差的槽。于是，槽进一步扩大了这两个区域之间的润湿性差异，以便调节弯液面。第四实施例中的测试装置在图9的平面图和图10的截面图中示出了。以下将结合附图来详细描述此测试装置。
测试装置21配有矩形平行六面体状主体22。主体22是由三块透明板构成的，其中中间板被加工成为一个框架，在长度方向是成细长形状的且由框架和上、下板围成的空心部23起到了毛细管的作用。空心部23起始于主体22的一端且它在未到达另一端之前被封闭。在此例子中，其起始部起到了输入口24的作用。
空心部23的内侧从输入口24侧起按顺序地由第一亲水区231、疏水区232和第二亲水区233构成。空心部23在第二亲水区233的背面处被封闭。空心部23配有环绕方形疏水区232上下开口的槽26。
主体22配有允许疏水区232不经过亲水区231、323地与外界连通的透孔25。透孔25的作用是一个排气孔。试剂(未示出)被涂覆在第二亲水区233内。
测试装置21的制作方法基本上与第一实施例中的方法相同。但是，用两块聚苯乙烯(PS)板和一块聚氯乙烯(PVC)板代替了三块ABS板。通过紫外线照射，预定区域变质成亲水区。接着，环绕将构成第一、第二块PS板上的疏水区232的部位刀刻出槽26。象二甲基聚硅氧烷这样的防水剂被涂覆到由槽26环绕的部位上。槽26的存在防止了防水剂流入亲水区。在试剂(未示出)被涂覆到第二亲水区233上之后，三块板被叠置固定起来。于是，形成了测试装置。
用测试装置21分析样液的过程也与第一实施例所示的过程相同。但是，槽26开设在第二亲水区233和疏水区232之间的临界部处，从而要填入第二亲水区233的血液数量与第一实施例相比总是更加恒定的。因而，可以很精确地定量分析样液。
该槽最好开设在包括第二亲水区临界部的整个疏水区外周上。这样的原因是：相对确定某个区域是亲水区还是疏水区。在改变毛细管润湿性的方法中，可以使毛细管比原来更加亲水或疏水。在本发明中，应该在毛细管中形成至少两个亲水区和至少一个疏水区。因此，存在以下三种组合方案：(1)疏水区保持原样，而将变得亲水的区域经过变质处理而比原来更加亲水；(2)将变得疏水的区域经过变质处理而变得比原来更加疏水，而亲水区保持原样；(3)将变得疏水的区域经过变质处理而比原来更加疏水，而使将变得亲水的区域变得比原来更加亲水。赋予亲水性的变质处理是通过象紫外线照射这样的物理方式实现的，而赋予疏水性的变质处理通常是通过涂覆防水剂实现的。该槽扮演了防止涂覆在疏水区内的防水剂流入亲水区的角色。因此，可以通过在整个疏水区周围开设槽的方式清楚划分出亲水区和疏水区之间的边界。
如果带槽的毛细管的直径在槽深度方向上为100μm～800μm，则槽深度最好等于毛细管直径的1/10～1/2。
第五实施例
现在，在图13的平面图和图14的截面图中示出了第五实施例中的测试装置。测试装置29具有与第四实施例中的测试装置相同的结构，除了：(1)它没有设置透孔25；(2)空心部27也在输入口278相反侧敞开，开口275代替透孔25地有排气作用；(3)空心部27内的疏水区272、274被分入两个位置上，而第二亲水区273夹在这两个位置之间；(4)因此，槽262也开设在第二亲水区273和第二疏水区74之间临界处。
在测试装置29进行样液分析的情况下，随着样液因毛细管作用而向前流动，空心部27所含气体被排出开口275外。疏水区272、274未被液体润湿。另外，槽276开设于疏水区272、274和第二亲水区273之间的临界处，所以将充入第二亲水区273的血液数量总是不变的。由于经位于一个从第二亲水区273延伸出来的位置上的开口275排出空气，所以试液快速向前流动。
例2
准备出图9、10所示的测试装置21，空心部23的宽度和深度分别为3mm和500μm，第二亲水区233的深度为3mm，槽26的深度为130μm。
人体血浆作为试液经输入口24被注入测试装置21中，通过施加外力将试液转移给第二亲水区233。与此相比，准备出具有与测试装置21相同的形状和性能、但它如11所示的那样没有槽26的测试装置21’，并且通过相同方式将试液转移给第二亲水区233’。观察第二亲水区233、233’所含试液是否在疏水区232、232’的交界处形成了图12(A)所示的弯液面或者图12(B)所示的线性界面。测试装置20的数目对于每种测试装置21、21’来说为20台。
三分钟后，通过微型注射器排出保留试液并测量其数量以便计算出保留精度。这些计算结果列于表2中。在表2中，A项数字是形成图12(A)所示弯液面的测试装置数目，B项数字是形成图12(B)所示线性界面的测试装置数目。
           表2                                                                         (n＝20)
  测试装置     A     B   保留精度(CV％)
  21     0     20   0.9
  21’     20     0   3.4
如表2所示，当试液被转移给含试剂部时，根据此例中的测试装置，可以不形成弯液面地定量保留试液。
第六实施例
如第四实施例所述，注入第二亲水区的试液将在疏水区临界处形成弯液面。如果弯液面宽，则即使尺寸精度非常高地设置第二亲水区，试液也不可能定量保留在第二亲水区内。
因此，在第六实施例中，在疏水区和第二亲水区之间的临界处的毛细管宽度“d”比第二亲水区内的毛细管宽度“D”小。因此，当第二亲水区面积不变时，在此例的测试装置中形成的弯液面小于在其毛细管宽度一致的测试装置中形成的弯液面。第六实施例中的测试装置在图15的平面图中画出了。以下将结合附图来详细描述此测试装置。
测试装置31配有矩形平行六面体状主体32。主体32是由三块板构成的，其中中间板被加工成为一个框架，在长度方向上成细长形状的且被框架和上、下板包围着的空心部起到了毛细管作用。空心部33起始于主体32的一端且在未到达另一端之前被封闭。在此例子中，起始部起到了输入口34的作用。
空心部33的内侧从输入口34侧起按顺序地由第一亲水区331、疏水区332和第二亲水区333构成。从输入口34到疏水区332的空心部33的宽度是不变的，而在与疏水区332相连的第二亲水区333内的空心部33的宽度是扩宽的。于是，空心部33在第二亲水区333的背面被封闭。因此，第一亲水区331和疏水区332成矩形，只有第二亲水区333成梯形。
主体32配有允许疏水区332不经过亲水区331、333地与外界连通的透孔35。透孔35在一个远离疏水区332和第二亲水区333之间的临界部的位置上与亲水区332相连并且它通向主体32侧以便离开第二亲水区333。透孔35起到了排气孔的作用。试剂(未示出)被涂覆到第二亲水区333上。
测试装置31的制作方法基本上与第一实施例中的方法相同，除了用PS材料代替ABS材料。
测试装置31分析样液的过程也在第一实施例示出了。
但是，与第一实施例不同的是，第二亲水区333和疏水区332之间的临界部的宽度小于第二亲水区333的宽度，因此在临界部形成的弯液面小。因此，要填入第二亲水区333内的血液数量与第一实施例相比总是更加恒定。因此，可以很精确地分析血液。
该排气孔最好开设在一个离第二亲水区和疏水区之间的临界部的距离c＝0.2mm或更大的位置上。这样一来，如在第一实施例中提到的那样，弯液面肯定被疏水区隔断而不会直接与排气孔相连。结果，防止了试液经排气孔溢流。
第七实施例
现在，在图18的平面图中示出了第七实施例中的测试装置。此测试装置39具有与第六实施例中的测试装置相同的结构，但除了有以下区别：(1)它没有设置透孔35；(2)空心部37在输入口378相反侧敞开，开口375代替透孔35地具有排气作用；(3)空心部37中的疏水区372、374被分入两个位置，第二亲水区373夹在这两个位置之间；(4)因此，在第二亲水区373和第二疏水区374之间的临界部处的毛细管宽度比在第二亲水区373内的毛细管宽度小。
在测试装置39进行分析的情况下，随着试液因毛细管作用向前流动，空心部37中的空气被排出开口外。疏水区372、374未被液体润湿。另外，疏水区372、374与第二亲水区373之间的临界部的宽度小，因此充填在第二亲水区373中的血液数量总是不变的。由于空气被排出位于一个从第二亲水区373延伸出来的位置上的开口375外，所以试液快速向前流动。
例3
准备出如图15所示的测试装置31，其中空心部33的宽度“d”和从输入口34到第二亲水区333的高度分别为3mm和500μm。第二亲水区333的深度为3mm，第二亲水区333的最大宽度“D”为5mm。透孔35开设在一个离疏水区332和第二亲水区333之间的临界部2mm距离的位置上。
经输入口34将作为试液的人体血浆注入测试装置31，并通过施加外力将样液转移给第二亲水区333。与此相比，准备出具有与测试装置31相同的形状和性能的但空心部33的宽度如图16所示的那样平均为3mm的测试装置31’，试液以相同方式被转移给第二亲水区333’。另外，准备出具有与测试装置31’相同的形状和性能的但透孔如图17所示的那样开设于第二亲水区333和疏水区332之间的临界部处的测试装置31”，试液以相同的方式被转移给第二亲水区333”。对每种测试装置31、31’、31”来说，装置数目为20个。
三分钟后，通过微型注射器排出测试装置第二亲水区所含试液，其数量经测量以便计算出保留精度。这些计算结果列于表3中。
    表3                                                              (n＝20)
  测试装置   保留精度(CV％)
  31   2.1
  31’   3.4
  31”   5.7
如表3所示，根据此例中的测试装置，当试液被转移给含试剂部时，可以定量保留试液而不会形成弯液面。另一方面，测试装置31’、31”在保留精度方面较差。测试装置31’所含样液数量可能因弯液面尺寸的变化而变化。由于少量试液在试液从第二亲水区333”中被排出之前经排气孔35”漏出，所以测试装置31”所含样液数量可能是变化的。
第八实施例
由于第二亲水区面积是不变的，所以第二亲水区所含样液数量大致是由其面积和毛细管内径决定的。但是，当经过疏水区将试液转移向第二亲水区时，多余试液留在疏水区内或第一亲水区内。如果留有多余试液，则它与第二亲水区所含试液相连，因此降低了分析精度。
因此，在第八实施例中，能够储存来自第二亲水区的试液的多余样液储蓄部成型于从疏水区和第二亲水区之间的临界部到排气孔的疏水区内。在此实施例中，多余试液被瞬时储存在成型于疏水区内的多余样液储蓄部中。由于此部分是疏水的，所以它将多余的试液排入排气孔。因此，可以很精确地分析试液。最好比其在疏水区内时更容易地通过试液使排气孔湿润。这样一来，储存在蓄液部中的多余试液可以被快速地排入排气孔。第八实施例中的测试装置在图19的平面图中画出了。以下将结合附图来具体描述此测试装置。
测试装置41配有矩形平行六面体状主体42。主体42由三块透明板构成，其中中间板被加工成一个框架，在长度方向上成细长形状的、被框架和上、下板包围着的空心部43起到了毛细管的作用。空心部43起始于主体42的一端并在未到达另一端的路上被隔断。在此例子中，它的起始部起到了输送口44的作用。
空心部43内侧从输入口44起按顺序地由第一亲水区431、疏水区432和第二亲水区433构成。从输入口44到大致在疏水区432中央的区域的空心部43的宽度是不变的，但是，在其余疏水区432内的空心部43的宽度在一侧扩宽。扩宽部起到了蓄液部47的作用。第二亲水区433内的空心部43具有与输入口44相同的宽度且它的背面被封闭了。
主体42设有允许疏水区432不经亲水区431、433地与外界连通的透孔45。透孔45在一个同疏水区432与第二亲水区433之间的临界部有距离的蓄液部47相连且它通向主体42侧，从而远离第二亲水区433。透孔45的起到了排气孔的作用。试剂(未示出)被供给第二亲水区433。
测试装置41的制作方法与第一实施例中的制作方法相同，除了用两块PS板和一块PVC板代替了ABS板。
用测试装置41分析样液的过程也与第一实施例中的情况相同。
但是，与第一实施例不同地，不能保留在第二亲水区433中的多余试液被瞬时保留在蓄液部47中。由于蓄液部47是疏水的，所以多余试液立即被蓄液部47排出，于是多余试液流入比蓄液部47疏水性差的透孔45。因此，要充填在第二亲水区433中的血液数量与第一实施例中的情况相比总是更加恒定，因此可以很精确地定量分析样液。
例4
准备出图19所示的测试装置41，其中空心部43的宽度和高度分别为3mm和500μm，第二亲水区433的深度为3mm。
通过输入口44将作为试液的人体血浆注入测试装置41中并通过施加外力将试液转移给第二亲水区433。与此相比，准备出具有与测试装置41相同的形状和性能的但它没有蓄液部47的测试装置(未示出)，通过相同方式将试液转移给第二亲水区。三分钟后，通过微型注射器排出所含试液，其数量经过测量以便计算出保留精度。这些计算结果列在表4中。对各种装置来说，测试装置数目为20台。
      表4                                                     (n＝20)
  测试装置   保留精度(CV％)
  41   1.8
  对比装置   3.4
如表4所示，根据此例中的测试装置，当试液被转移给含试剂部时，可以快速地去除多余试液并只保留下适量的样液。
第九实施例
在第九实施例中，不可能保留在第二亲水区中的多余试液以与第八实施例不同的方式被排出。在此实施例中，排气孔分别开设在一个在毛细管一侧靠近第一亲水区的位置上(第一排气孔)和一个在毛细管另一侧靠近第二亲水区的位置上(第二排气孔)，疏水区夹在这两个排气孔之间。毛细管内侧通过第一排气孔与大气连通，从而多余的试液可以快速地被第二排气孔收纳。因此，可以很精确地分析试液。第九实施例中的测试装置在图20的平面图中画出了。以下将结合附图来详细描述此测试装置。
测试装置51配有矩形平行六面体状主体52。主体52由三块透明板构成，其中中间板被加工成为一个框架，在长度方向上成细长形状的、被框架和上、下板包围着的空心部53起到了毛细管的作用。空心部53起始于主体52的一端并在未到达另一端的路上被隔断。在此例子中，它的起始部起到了输送口54的作用。
空心部53内侧从输入口54起按顺序地由第一亲水区531、疏水区532和第二亲水区533构成。空心部53在第二亲水区533的背面被封闭且它从输入口54到封闭部地具有一致的宽度。
主体52配有允许疏水区532不经亲水区531、533地与外界连通的透孔55、58。这些透孔55、58起到了排气孔的作用。这些透孔55、58开设于毛细管的两侧，从而它们环绕疏水区532地彼此相对。但是，透孔55靠近第二亲水区533，透孔58靠近第一亲水区531。透孔58内侧具有与疏水区532相同的疏水性，而使透孔55内侧具有比第二亲水区533差但比疏水区532强的亲水性。试剂(未示出)涂覆在第二亲水区533内。
测试装置51的制作方法与第一实施例中的制作方法相同，但是用两块PS板和一块PVC板代替了ABS板。
用测试装置51进行样液分析的过程与第一实施例相同。
但是，在测试装置51中，与第一实施例不同的是，当经疏水性较差的透孔55排出试液时，经透孔58注入了空气。因此，要充填在第二亲水区533内的血液数量与第一实施例相比总是更加恒定，因此可以很精确地分析样液。
第二排气孔也起到了收纳多余试液的作用，而第一排气孔总是只完成排气作用。因此，优选地使第一排气孔内侧比第二排气孔内侧更疏水，以提高第一排气孔的工作可靠性。
例5
准备出如图20所示的测试装置51，其中空心部53的宽度和高度分别为3mm和500μm，第二亲水区533的深度为3mm。
通过输入口54将作为试液的人体血浆注入测试装置51中并通过施加外力将试液转移给第二亲水区533。与此相比，准备出具有与测试装置51相同的形状和性能的但与测试装置相比有以下差异的测试装置R1、R2、R3(未示出)。测试装置R1没有透孔58且使透孔55内侧和疏水区532同样程度地疏水。在测试装置R2中，使透孔55、58内侧与疏水区532同样程度地疏水。在测试装置R3中，使透孔55内侧与疏水区532同样程度地疏水，而使透孔58内侧亲水。在测试装置R1～R3中，通过相同方式将试液转移给第二亲水区。
当观察到试液转移时，除了出现了要保留在第二亲水区内的适量试液的正常转移外，还出现了以下三中不正常的转移。在第一种不正常转移中，转移给第二亲水区的液量如图21所示的那样是不充分的。在第二种不正常转移中，留在第二疏水区内的试液如图22所示的那样含有气泡。这些问题可能是由于在试液转移过程中排气不充分造成的。在第三种不正常转移中，多余试液如图23所示地留在了疏水区。在各种情况下，表示这样的不正常转移的测试装置的数目列在表5中。
三分钟后，通过微型注射器排出保留试液并测量其数量以便计算出保留精度。这些计算结果被收录在表5中。在各种情况下的测试装置数目为20个。
                  表5                                                                           (n＝20)
  测试装置     图21     图22     图23     保留精度(CV％)
  R1     2     4     4     4.7
  R2     0     3     3     4.0
  R3     0     2     2     2.8
  41     0     1     0     1.2
如表5所示，根据此例中的测试装置，当试液被转移给含试剂部时，多余试液被快速排出且不形成气泡地只保留适量试液。
第十实施例
毛细管作用产生的吸力不强且容易受液体物理性能的影响。因此，如果试液转移仅依赖毛细管作用，则试液转移向分析部是很费时的。另外，试液输入口与分析部之间的距离不可能过长。
因此，第十实施例中的测试装置配有一个促进试液转移的抽吸发生机构。图24是第十实施例中的测试装置的透视图。图25是图24的XXV-XXV的截面图。
测试装置101配有矩形平行六面体状主体20，主体20的主表面开设有试液输入口30、排气孔40和抽吸发生腔50。抽吸发生腔50被布置成凸离主体20的主表面，其内侧是空心的。如图25所示，测试装置101内侧配有从试液输入口30通向抽吸发生腔50的毛细管60。毛细管60在中途通过排气孔40与空气连通。血球过滤件70在试液输入口30侧而试剂薄膜80在抽吸发生腔50侧封闭了毛细管60的两端。在毛细管60的内侧，作为第一亲水区分析部61、疏水区62和第二亲水区63成直线地从抽吸发生腔50起排向输入口30侧。该排气孔40开设在疏水区62内。
主体20材料采用了光导塑料。例如，采用了ABS、聚苯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯对酞酸盐(PET)等。
抽吸发生腔50的材料应该是弹性的，从而可以改变腔室容积。可用于抽吸发生腔50的材料包括橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯、PET等。
血球滤除件70采用了象玻璃过滤件这样的基质以便产生透液不透固体的性能。可以将卵磷脂用作过滤介质以产生滤除血球成分的能力。
试剂薄膜80应该是透气但不透液的。因此，将多孔树脂用作试剂薄膜80。另外，试剂薄膜80含有分析特定成分用的试剂以及象二氧化钛这样的反光剂。因此，试剂薄膜80的下半部被制成含试剂的试剂层81，其上半部被制成含反光剂的反光层82。但是，试剂和反光剂可被混在一起。
制作毛细管60内的分析部61(第一亲水区)、疏水区62和第二亲水区63的方法基本上与第一实施例相同。
用此测试装置101分析血浆成分或血清成分的过程如下。
首先，在所有血液被供给到输入口30之后，用手指挤压抽吸发生腔50，由此缩小它的体积并同时经排气孔40排出其中所含的多余空气。接着，用其它手指堵住排气孔40并移开挤压抽吸发生腔50的手指。抽吸发生腔50是由弹性材料制成的，所以缩小的体积将恢复成原始体积。由此产生抽吸效果且在输入口30中的所有血液被注入毛细管60中，从而它们被转移到分析部61。但是，血球滤除件70允许液体经过而不允许固体透过它，从而血球成分被过滤掉，而只有血浆或血清被注入毛细管60，从而它们被转移给分析部61。由于过滤件相对分析部间隔地设置，为了光学测量出与试剂的反应结果，无需担心因血球成分影响带来的误差。
接着，移开封闭排气孔40的手指并这样待一段时间。这样一来，预定数量的血浆或血清可以被供给分析部61。即，分析部61是亲水的，它被疏水区62和透气但不透液的试剂薄膜80包围，因此供给分析部61的血浆或血清的数量总是等于分析部61的体积。但是，由于抽吸发生腔50的吸力在疏水区62斥水力不足的情况下比较强，所以多余的血浆或血清可保留在疏水区62中。在这种情况下，例如用手略微摇晃测试装置101，从而多余的血浆或血清可以返回第二亲水区63。如果在毛细管60中有空气，则同时经排气孔40排出空气。
如果血浆或血清被供给分析部61，则试剂薄膜80所含的试剂被淘析出来。作为试剂与血浆或血清中的特殊成分的反应结果，形成了一种有色物质并由此给血浆或血清染上了颜色。主体20是导光的，而试剂薄膜80具有反光层82，所以可以用配有光辐射部件90和测光部件10的装置如光密度计来测量着色程度。
除了毛细管作用外，测试装置101可以在毛细管中通过抽吸发生机构产生强烈的抽吸效果，强大的吸力可被用于迫使试液从试液输入口转流向分析部。
因此，与仅利用毛细管作用的测试装置不同地，含血球的试液如需要过滤的整个血液也可以用本测试装置来检测，并且可以快速地转移试液。另外，即使含有象分析部体积那样少的试液也可以接受检测。即，无论物理性能和数量如何，试液都可被可靠地转给分析部。
第十一实施例
作为第十一实施例，在图26中示出了包括一个自动调节抽吸腔体积并开启关闭排气孔的滚珠的测试装置101。图26示出了处于分析血浆或血清成分各阶段内的测试装置。图26(A)、图26(B)、图26(C)是在准备阶段、滤除血球阶段和调节血浆或血球体积阶段内的测试装置101的截面图。
在准备阶段(A)内，滚珠140向下压抽吸发生腔50以缩小它的体积。在阶段(B)内，滚珠140从抽吸发生腔50起向下滚动并停止在排气孔40上，由此关闭了气道。抽吸发生腔50的体积将恢复到原始体积，于是产生吸力。血球由此被排出整个血液150，血浆或血球160被注入毛细管中。在阶段(C)内，滚珠140再次滚动，由此开启了排气孔40。在此阶段内，调节供给分析部的血浆或血球的数量。
由于滚珠140自动工作，所以无需工作人员挤压抽吸发生腔50或用手指堵塞排气孔40。因此，过程变得简单了并且可以防止工作人员的操作错误。
在第十和第十一实施例中，试剂薄膜80含有试剂，但可用透气但不透液的薄膜替代试剂，试剂可以直接涂覆在面向分析部61的表面上，即涂覆在第一亲水区内以便将试剂固定在其上面。
工业实用性
根据本发明的测试装置，可以通过不先用测量仪器测量试液地供应适量试液的方式来分析试液。因此，它作为快速简单分析装置是有效的。另外，可以制作步骤更少地制作出本发明的测试装置，这是因为可以仅通过涂覆试剂的方式就能将试剂固定在预定位置上。

Claims (19)

1.一种测试装置，利用试剂并通过允许经一个试液输入口输入样液以便与包含在一个毛细管预定位置上的试剂反应，以分析样液中的特殊成分，其中所述毛细管具有所述的输入口和一个排气孔，该毛细管包括：
从试液输入口将试液转移给试剂的第一亲水区；
具有一个含有试剂的预定区的第二亲水区；以及
一个将第一亲水区和第二亲水区分隔开、且不经过第一、第二亲水区地与该排气孔相连的疏水区。
2.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，该排气孔是一个形成于与毛细管相交的方向上的透孔。
3.如权利要求2所述的测试装置，其特征在于，该透孔在第一亲水区侧以一个锐角与毛细管相交。
4.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，疏水区被分成将第一亲水区和第二亲水区分隔开的第一疏水区和不经过第一、第二亲水区地与排气孔相连的第二疏水区，其中，第二疏水区位于第二亲水区与第一疏水区相邻一侧的相对一侧。
5.如权利要求4所述的测试装置，其特征在于，排气孔位于一个从第二疏水区延伸出来的位置上。
6.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，该毛细管在第一亲水区和疏水区之间是弯曲的，假设不使第一亲水区在疏水区临界处弯曲地开设排气孔，则它布置在一个不是假想延伸部的位置上。
7.如权利要求6所述的测试装置，其特征在于，该毛细管弯曲至这样的方向：使假想延伸部与第二亲水区重合。
8.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，毛细管还包括一个其浸润性能比在疏水区与第二亲水区之间的临界处的第二亲水区的浸润性能差的槽，其中，该槽开设于疏水区的外周上，此外周包括疏水区和第二亲水区之间的临界部。
9.如权利要求8所述的测试装置，其特征在于，该毛细管直径在槽深度方向上为100μm～800μm，槽深度等于毛细管直径的1/10～1/2。
10.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，在疏水区和第二亲水区之间的临界处的毛细管的宽度“d”比其在第二亲水区中的宽度“D”小。
11.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，排气孔布置在一个离开第二亲水区与疏水区之间的临界部的位置上。
12.如权利要求11所述的测试装置，其特征在于，排气孔以0.2mm或更大的距离“c”与临界部间隔开。
13.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，该毛细管还包括一个能够储存来自第二亲水区的试液的余液储液部，该蓄液部形成于从疏水区与第二亲水区之间的临界部起到排气孔的疏水区内。
14.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，排气孔包括形成于一个在毛细管一侧靠近第一亲水区的位置上的第一排气孔和形成于一个在毛细管另一侧靠近第二亲水区的位置上的第二排气孔，该疏水区夹在这两个排气孔之间。
15.如权利要求14所述的测试装置，其特征在于，第一排气孔内侧比第二排气孔内侧更疏水。
16.一种测试装置，利用试剂并通过允许经一个试液输入口输入试液以便与包含在一个毛细管预定位置上的试剂反应，所述毛细管具有所述的输入口和一个排气孔，此测试装置包括：
一个透气但不透液的薄膜，它封闭了在输入口相反侧的一端；
通过所述薄膜在毛细管中产生吸力的抽吸发生机构；
该毛细管包括：
从试液输入口将试液转移给试剂的第一亲水区；
具有一个含有试剂的预定区的第二亲水区；以及
一个将第一亲水区和第二亲水区分隔开的且不经过第一、第二亲水区地与排气孔相连的疏水区。
17.如权利要求16所述的测试装置，其特征在于，该薄膜含有试剂。
18.如权利要求16所述的测试装置，其特征在于，该输入口被一个透液的但不让固体透过的过滤件封闭。
19.如权利要求16所述的测试装置，其特征在于，该抽吸发生机构是一个其容积是可变的抽吸发生腔。
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