CN1886644B - 用于确定小量液体样品的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种将较小的被限定体积的液体样品从相对大量的未限定体积的样品中分离的方法和装置。在第一本体(10)的表面提供至少一个具有所述较小的被限定体积的空腔(12)。将相对大体积的样品施加到所述表面上和空腔中。相对于表面和空腔移动刮擦边缘(15)，从而将一定体积的相对较大体积的样品从表面刮去并且将所述较小的被确定体积的样品留在空腔内。

Description

用于确定小量液体样品的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种通过将小量液体样品从相对大量的未限定体积的所述样品中分离来确定小量液体样品的方法和装置，例如，在提供精确确定血样体积的血液检测中非常有用。
背景技术
在血液检测中，由于这种精确限定的体积在随后用于某些测量，因此确定血样的精确体积非常重要。该精确限定体积的血样通常被精确限定体积的稀释剂或溶解剂稀释，当涉及白细胞时需要获得典型的1∶400的稀释度，当涉及计算红细胞(RBC)的数目时需要获得典型的1∶4000的稀释度，在后一种情况下，稀释通常分两步进行。很明显，样品体积和稀释液体积的测量必须以精确的和可重复的方式进行，这样不仅稀释的精确度可始终得到保证而且可以确保两个体积的彻底和均匀的混合。显然，由于涉及的体积与相应的稀释剂体积相比非常小，因此在稀释过程中样品体积的精确测量是最重要的步骤。在现有技术中血液检测装置的典型样品体积为20μl。
现有技术中装置通常利用回转阀确定被稀释的样品体积。这种装置的例子在专利WO98/22797，WO99/01742和WO03/44488中被公开。回转阀包括可旋转地容纳于阀箱相应圆柱孔内的柱形阀体。具有被限定体积的测量槽在阀体周围相对位置之间延伸。通过在被限定位置之间旋转阀体，测量槽的相对端与阀体圆柱孔内不同槽的口部连通。因此，在阀箱的一个旋转位置，测量槽可被圆柱孔内周面上的两个相对的第一槽口之间流动的限定体积的样品充满。当旋转至另一旋转位置时，使该限定的体积从两个相对第一槽口分离并同时使测量槽的相对端部与圆柱孔内周面的两个相对的第二槽口连通，为了能够获得所需的稀释比，用稀释液冲洗测量槽。
尽管具有很好的机能，但由于相对复杂，回转阀不适合大规模生产，而大规模生产是经济生产一次性的血液检测设备所需的。
发明内容
本发明针对提供从相对大量的未限定体积的所述样品中分离至少一较小的被限定体积的液体样品的简单和可靠的方法，以及用于实现该方法的尤其是适合于可重复的大规模生产的相对简单的、可靠的和廉价的装置。
根据本发明的方法包括以下步骤：在第一本体的表面提供至少一个具有所述较小的被限定体积的空腔；将所述相对较大体积的液体样品施加到所述表面上和所述至少一个空腔内；使所述第一本体和刮片装置相对移动以便于所述刮片通过所述至少一个空腔，从而从那里刮掉一定体积的较大体积样品并在所述至少一个空腔内留下所述较小的被限定体积样品。
根据本发明的用于实现该方法的装置包括第一本体和第二本体。在第一本体的表面具有至少一个具有所述限定体积的空腔(凹入、凹口、凹痕、空腔、蚀刻、冲击(blasting))。第二本体包括沿着所述表面和在空腔上部相对可滑动的边缘，从而将多余体积的样品从所述表面分离(刮掉)，将被限定体积的样品留在空腔内。
附图说明
将在下文参考附图对本发明的实施例进行描述，其中：
图1a和1b为根据本发明装置原理的示意性截面图，其中装置分别位于第一和第二位置；
图2示意性地说明了所述装置第一个主要实施例的透视图；
图3说明了所述装置第二个主要实施例的类似视图；
图4说明了所述装置第三个主要实施例的类似视图；
图5a和5b说明了类似于根据图1a和1b，但是在两个本体之间还有密封部件的装置的视图；
图5c为图5b中一本体的放大图；
图6为说明一个密封元件的平面图；
图7a为类似于图1，但是具有接收样品的分离本体的可替换实施例的视图；
图7b为图7a的分离主体的平面图；
图8a，8b和8c为类似于图1a和1b，但是示出具有分离刮板的装置在操作中的三个连续步骤的视图；
图9a-e说明了空腔构造和图案的不同示例。
具体实施方式
体现本发明的装置原理尤其在图1a和1b中得到说明。
第一本体10具有提供空腔12的表面11，该空腔12具有精确限定的小体积。未限定的相对较大体积的样品13(例如血样)被施加在表面11上从而确保空腔充满样品。
第二本体14表面18，表面18从边缘15开始并且面对和抵接第一本体的表面11。如箭头A所指示的，本体10和14沿着表面11是相对可滑动的，因此，当经过空腔时，边缘沿着表面11刮掉或切开样品体积16，正好在空腔12内留下精确限定的小体积的样品17。这种情况在图1b中得到说明。实际上，第二本体14具有表面18，其始于边缘15并且以流体密封的方式面向和邻接第一本体的表面11。为了稀释精确限定的小样品体积17，两个通道19，20穿过第二本体延伸并且在其表面18内在位于能够分别与图1b所示的空腔12流体连通的位置开口。这里说明的通道以V型的，渐缩的方式朝向表面18延伸。很明显，所述通道也可以沿着其他方向朝表面11和在表面11上的空腔12延伸，包括相互平行的通道方向。
由虚线表示的导管21，22分别将其中一个通道19，20与容器23，24中相应的一个连接。图1a中所示的容器23包括被限定体积的液体25，例如稀释剂或溶解剂。当第一和第二本体位于图1b中所示的相对位置时，通过导管21从容器23中流出的液体25将直接进入空腔12内，因此冲洗样品体积17并且通过导管22将其带入容器24内以提供一定体积的具有被确定稀释比例的稀释样品。该体积的稀释样品可在两个容器之间前后流动数次从而确保适当的混合和稀释，但是试验已经说明，几乎一次冲洗就能够提供令人满意的效果。
根据要进行测试的种类和所需要的稀释比例，所述空腔可典型地具有在0.05和10μl之间的体积，尽管非常可能提供在0.02和20μl之间的空腔体积。
在实践中，在本体10的表面上提供多于一个空腔是非常有益的，例如一个相对小的空腔(例如，0.05μl)和一个相对大的空腔(例如，10μl)，因此能够同时稀释成两个不同的稀释比例。这是本发明关于血液分析的一个优选实施例。
图2-4说明了体现这种可能性的装置的实施例。
图2的实施例包括具有狭槽26的块状外壳25(第二本体)。滑块27(第一本体)在上表面28具有小空腔29和较大的空腔30。所述狭槽具有紧密邻接表面28的边缘31。两对渐缩的通道32，33和34，35穿过外壳25延伸并且在狭槽26的表面上、在与空腔29和30的位置对应的相应位置开口。因此，当将滑块27如箭头B所示方向滑入狭槽内时，施加在表面28上的没有表示出的，未限定体积的样品将被边缘31切掉，在空腔29和30内留下两个如结合图1a和1b说明的将被稀释的精确限定体积的样品。
在图3中，第一本体为在表面37内具有较小空腔38和较大空腔39的圆盘状本体36。第二本体为在其圆周具有一个切开本体的类似圆盘状本体40，该切开本体提供了接近第一本体表面37的通道并且也提供了与表面37邻接的至少一个边缘41。两对渐缩的通道42，43和44，45穿过本体40延伸并且在其邻接本体37的表面上、在与空腔38，39位置对应的相应位置开口。这样，当如箭头C所示的方向相对转动两个本体时，施加在表面37上的未示出的，未限定体积的样品将被边缘41切掉，在空腔38和39内留下两个精确限定体积的样品以便于按照结合图1a和1b所述的方法被稀释。
在图4中，第一本体为在其外周表面47具有较小的空腔48和较大空腔49的圆柱形本体46。第二本体为具有一个与圆柱形表面47一致的凹形表面51的块状本体50。表面51的边缘52与表面47邻接。两对会聚于一点的通道53，54和55，56穿过本体50延伸并且在其邻接本体47的表面51上、在与空腔48，49位置对应的相应位置开口。这样，当如箭头D所示相对转动两个本体时，施加在表面47上的未示出的，未限定体积的样品将被边缘52切掉，在空腔48，49内留下两个精确限定体积的样品以便于如结合图1a和1b所示方式稀释。
如图5a和5b，尤其接近图5C中所示，为了获得适当的密封，在两个本体10和14之间提供一个密封元件57是非常方便的。
在该实施例中，密封元件的边缘57’取代了图1a和1b的主要实施例中第二本体14的边缘15，因此将空腔12内的样品体积与样品的剩余本体隔离开。密封元件容纳于主体14’内相应成形的凹槽58内，从而在空腔和通道19，20的开口周围提供了密封。
密封元件具有在图5b和5c所示的本体14’和10的相对滑动位置中提供两个通道19，20与空腔12之间连通的通孔或孔59。
第二本体14’具有切开本体60，当在两个本体之间相对移动时(图5b)，引导和截留(entrap)较大的样品体积13。所述切开本体在正好位于密封元件57的有效边缘57’前的相对窄的孔61处终止(图5c)。
如在图5c中进一步看到的，位于孔59和边缘57’之间的密封元件57的部分57”具有超过空腔12的宽度d的宽度w。因此，当两个本体相对移动时，当密封元件的部分57”越过开口时，可以确保空腔的开口被完全密封。
作为图5a和5b所示的具有直接垂直于第一本体10的表面11的侧壁的密封元件的替换，图5c中所示的孔59具有与通道19，20的斜度大约一致倾斜的侧壁59’。
图6说明了用于密封两个空腔的密封元件62的一个实施例，例如密封根据图2中实施例的相对小的空腔29和相对大的空腔30。图2中用虚线表示的这些空腔的位置仅用于解释的目的。密封元件具有两个孔63和64。为了在本体27和密封元件整个相对移动的过程中提供两个孔的密封，后者基本为L形，例如，所述孔被对准而密封元件的有效边缘被分成两个本体62’，62”，这样，位于孔和边缘部分之间的密封元件的相应本体分别具有不同的宽度W1和W2，该两个宽度分别大于相应空腔的宽度d1和d2。
在图7a中，一个独立本体65可滑动移动地位于第一本体10和第二本体14之间。在独立本体朝向第二本体14的表面65a上具有样品接纳孔66，该样品接纳孔通过通道67与在独立本体面向第一本体10的表面65b上的样品保持腔68连通。这样，至少本体血样，例如施加到孔66内的血样将被转移到空腔67内。通孔69通过本体65延伸。
当本体65与第一和第二本体相对移动时，保留在样品保持腔68内的本体样品量将被截留在第一本体10内的空腔12内，并完全充满。空腔68的后缘68’用作确保将多余的样品从将被进一步处理的样品中除去的刮擦边缘。通孔69提供通道19，20与空腔12之间的连通。这里应该注意，所说明和描述的不同本体之间的相对尺寸仅用于解释的目的。
在图8a-c所示的实施例中，提供了具有刮擦边缘70’的独立刮片70并且用于从空腔12周围的表面11刮掉多余的样品。在该实施例中，两个本体10和14在开始时和刮擦过程中(图8a和8b)彼此分离。在刮擦操作完成后，所述两个本体沿着图8c中箭头E所示的弧形路径彼此接近以便于将所述本体带到合适的位置从而执行冲洗操作。
图9说明了不同空腔形状和结构。图9a说明了本体球形形状，图9b说明了多个基本环形凹坑的形式，图9c说明了方形或锥形凹坑，图9d说明了多个平行槽，图9e说明了通过例如蚀刻，冲击，切割等材料切除方法形成的矩形空腔。

Claims (15)

1.一种从相对较大的未限定体积的液体样品中分离至少一个较小的被限定体积的液体样品的样品体积限定装置，所述装置包括：
彼此相对移动的第一本体和第二本体；
所述第一本体在所述第一本体的表面上包括至少一个具有限定体积的第一空腔，所述第一空腔具有位于所述表面上的开口和相对的闭合底部，所述第一本体在第一位置和第二位置之间是可滑动的；和
所述第二本体具有在下述方式中与所述第一本体的所述表面抵接的表面，该方式为在所述第一本体处于所述第一位置时，所述第一本体的围绕所述第一空腔的所述表面的区域，不与所述第二本体的所述表面相接触，并且用于将所述液体样品施加在其上，所述第二本体还具有一对通道，所述通道延伸通过所述第二本体，每个所述通道在所述第二本体的所述表面上具有开口，当所述第一本体处于所述第二位置时，所述通道对与所述第一本体的所述第一空腔流体连通；
当所述第一本体抵靠所述第二本体从所述第一位置滑动到所述第二位置，邻接所述第一本体的所述表面的所述第二本体的边缘刮走施加到所述第一空腔和所述区域上的所述液体样品的过余体积，并且留在所述第一空腔内的所述液体样品的体积等于所述第一空腔的所述限定的体积；并且在第二位置，所述第二本体的所述通道对与所述第一空腔流体连通，使得所述通道之一中的液体流能够引导至冲洗保留在所述第一空腔中的所述液体样品通过另一个所述通道以形成稀释样品。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括两个容器，每个所述容器通过一导管与所述通道之一连接，并且所述容器中的一个容纳所述液体的限定体积。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述稀释样品具有限定的稀释比。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一空腔的所述限定体积为0.02至20μl。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通道对的所述开口会聚。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二本体的所述通道流体连通。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二本体还包括布置在抵接所述第一本体的所述表面上的凹部中的密封元件；所述密封元件具有孔，从而提供围绕所述通道对的所述开口和围绕所述第一本体上的所述第一空腔的密封，并且在所述第一本体处于所述第二位置时提供所述通道对和所述第一空腔之间的连通。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述密封元件在所述孔和面对所述第一空腔的边缘之间的一部分在所述第一本体处于所述第一位置时具有超过所述第一空腔的相应宽度的宽度。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括在所述第一本体的所述表面上具有第二限定体积的第二空腔，所述第二空腔具有位于所述表面上的开口和相对的闭合底部；并且所述第二本体包括延伸通过所述第二本体的第二对通道，每个通道在所述第二本体的所述表面上具有开口，当所述第一本体处于所述第二位置时，所述第二对通道与所述第一本体的所述第二空腔流体连通，所述第二本体以下述方式邻接所述第一本体的所述表面，该方式为在所述第一本体处于所述第一位置时，所述第一本体的围绕所述第二空腔的所述表面的区域，不与所述第二本体的所述表面相接触，并且用于在其上施加所述液体样品；
其中，当所述第一本体从所述第一位置滑动到所述第二位置时，所述第二本体的所述边缘刮走施加在所述第二空腔和围绕所述第二空腔的所述区域上的所述液体样品的过余体积，并且留在所述第二空腔内的所述液体样品的体积等于所述第二限定体积，在所述第二位置，所述第二对通道与所述第二空腔流体连通，使得从所述第二对通道之一中的所述液体流能够引导至以冲洗保留在所述第二空腔中的所述液体样品通过另一个所述第二对通道以形成第二稀释样品。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一空腔和所述第二空腔具有不同的体积。
11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二本体还包括布置在抵接所述第一本体的所述表面上的凹部中的密封元件，所述密封元件具有两个孔，用于当所述第一本体处于所述第二位置时密封所述第一本体上的所述第一空腔和所述第二空腔。
12.一种从相对较大的未限定体积的液体样品中分离至少一个较小的被限定体积的液体样品的方法，所述方法包括：
(a)提供一装置，所述装置包括彼此相对移动的第一本体和第二本体以及一对通道，所述第一本体在所述第一本体的表面上包括具有至少一个限定体积的第一空腔，所述第一空腔具有位于所述表面上的开口和相对的闭合底部，所述第一本体在第一位置和第二位置之间是可滑动的，所述第二本体具有抵接所述第一本体的所述表面的表面，所述通道延伸通过所述第二本体，每个所述通道在所述第二本体的所述表面上具有开口，当所述第一本体处于所述第二位置时，所述通道对与所述第一本体的所述第一空腔流体连通；
(b)在所述第一空腔中施加相对较大的未限定体积的所述液体样品，所述第一空腔上和围绕所述第一空腔的所述第一本体的所述表面区域上具有过余体积；
(c)所述第一本体抵靠所述第二本体从所述第一位置滑动到所述第二位置，从而抵接所述第一本体的所述表面的所述第二本体的边缘刮走所述第一空腔上的所述液体样品的所述过余体积，使保留在所述第一空腔内的所述液体样品的体积等于所述第一空腔的所述限定的体积；和
(d)通过从所述通道之一流出所述第一空腔的液体流冲洗保留在所述第一空腔中的所述液体样品的所述限定体积通过另一个所述通道以形成稀释样品。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述液体具有限定的体积，所述稀释的样品具有限定的稀释比。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述装置还包括在所述第一本体的所述表面上具有第二限定体积的第二空腔，所述第二空腔具有位于所述表面上的开口和相对的闭合底部，并且所述第二本体包括延伸通过所述第二本体的第二对通道，每个通道在所述第二本体的所述表面上具有开口，在所述第一本体处于所述第二位置时，所述第二对通道与所述第二空腔流体连通，其中所述方法还包括：
在(b)中将第二相对大的未限定体积的所述液体样品施加到所述第二空腔中，所述第二空腔和所述第一本体的所述表面的区域上的过余体积围绕所述第二空腔；
在(c)中当所述第一本体从所述第一位置滑动到所述第二位置时，所述第二本体的所述边缘刮走所述第二空腔上的所述液体样品的所述过余体积，并且留在所述第二空腔内的所述液体样品的体积等于所述第二空腔的所述第二限定的体积；和
在(d)中通过从所述通道之一流出所述第一空腔的所述液体流冲洗保留在所述第二空腔中的所述液体样品的所述第二限定体积通过另一个所述通道以形成稀释样品。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述稀释样品具有两个不同的稀释比。
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