DE2558311A1

DE2558311A1 - Mikro-blutsammelvorrichtung

Info

Publication number: DE2558311A1
Application number: DE19752558311
Authority: DE
Inventors: Jacob B Blecher; Jun Charles F Steinbrink; Gene W Tabor; Bruce H Wand
Original assignee: Becton Dickinson and Co
Current assignee: Becton Dickinson and Co
Priority date: 1974-12-23
Filing date: 1975-12-23
Publication date: 1976-07-01
Also published as: US4024857A; DE2558311C2; FR2295724A1; GB1536670A; AU8780575A; FR2295724B1

Description

Becton, Dickinson and Company, East Rutherford, N.J., U.S.A.

Mikro-Blutsaitimelvorrichtung

Die Fortschritte in jüngster Zeit bei analytischen Instrumenten haben es möglich gemacht, eine Vielzahl von hämatologisehen, chemischen und toxikologischen Diagnoseverfahren mit außerordentlich geringen Mengen durchzuführen, wodurch die Notwendigkeit vermieden wird, daß Blut aus der Vene des Patienten entnommen werden kann. Stattdessen werden die benötigten geringen Blutmengen.aus kapillaren Blutquellen entnommen, beispielsweise durch Einstich in eine Fingerspitze oder in das Ohrläppchen.

In einer nicht vorveröffentlichten US-Anmeldung Nr. 400 882 ist ein verbessertes Gefäß zum Sammeln und zur Aufbewahrung von aus einer Kapillare entnommenem Blut beschrieben. Dieser Behälter erfüllt die Forderungen hinsichtlich der Sammlung von sehr kleinen Mengen von Blut, einer sterilen Aufbewahrung des Blutes ohne die Gefahr einer Verschmutzung durch in der Luft enthaltenen Stoffe, und leichte Zugänglichkeit zu der Blutprobe. Der einzige Nachteil dieses Behälters besteht darin, daß er nur langsam gefüllt werden kann.

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Zum Stand der Technik wird auf die US-PS 3 813 223, 3 623 475, 3 607 098, 3 545 932, 3 742 934, 3 539 300, PR-PS Add. 87 197 und GB-PS 947 908 verwiesen. Einige dieser Patente haben
nichts mit dem Sammeln von Blut zu tun. Andere benötigen den in einer Vene herrschenden Blutdruck, damit das System funktioniert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mikro-Blutsammelvorrichtung zu schaffen, die verhältnismäßig schnell mit
aus einem kapillaren Blutgefäß stammenden Blut gefüllt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem eine Blutprobe aufnehmenden Gefäß, das an einem Ende offen und am anderen Ende geschlossen ist, einem das offene Ende abschließenden abnehmbaren Deckel, einer Entlüftung für das Gefäß und
einem Kapillarröhrchen, das sich durch den Deckel hindurch in das Gefäß erstreckt, wobei das Kapillarröhrchen so angeordnet ist, daß sein Ende innerhalb des Gefäßes nahe der Innenfläche der Seitenwand des Gefäßes liegt, so daß das Blut direkt von der Blutquelle durch das Kapillarröhrchen zu der inneren Seitenwand des Gefäßes fließen kann. Die Füllung des Behälters kann beliebig sein, sie liegt normalerweise zwischen 400 und 1200 ml.

Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird ein kontinuierlicher Blutstrom von einem Hauteinstich in eine Blutquelle
durch Kapillarwirkung und Schwerkraft einem Mikro-Probenbehälter zugeführt, und zwar durch ein Röhrchen, welches sich
von der Einstichstelle in das Innere des Behälters erstreckt.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Blutproben abgenommen werden, die frei von Lufteinschlüssen und von Verschmutzungen der roten Zellen sind, indem der Blutstrom unterhalb der Oberkante des Gefäßes in das Gefäß eingeführt
wird.

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Die erfindungsgemäße Blutsainmeleinrichtung ist einfach zu handhaben, wirtschaftlich herstellbar und für die vorgesehene Verwendung bestens geeignet.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einigen Abwandlungen im Prinzip dargestellt ist. Es zeigt;

Fig. 1 eine Seitenansicht des Deckels für die erfindungsgemäße Blutsammelvorrichtung;

Fig. 2 eine Draufsicht des Deckels gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines abgewandelten Deckels;

Fig. 4 eine Draufsicht des Deckels von Fig. 3;

Fig. 5 eine Seitenansicht des Blutprobengefäßes der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 6 das Gefäß von Fig. 5 mit dem darauf aufgesetzten Deckel gemäß Fig. 1;

Fig. 7 einen Längsschnitt von Fig. 6;

Fig. 8 einen Längsschnitt einer abgewandelten erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher das Gefäß gerade Wände aufweist und der Deckel die Außenseite des oberen Endes des Gefäßes übergreift;

Fig. 9 einen Längsschnitt einer Blutsammelvorrichtung mit einem Kapillarröhrchen, das sich von einer Blutquelle zentral in ein Gefäß erstreckt, wobei die Bildung eines Tropfens am hinteren Ende des Röhrchens darge- · stellt ist, bevor der Tropfen in das Gefäß fällt, und

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Fig. 10 einen Längsschnitt ähnlich Fig. 9 einer erfindungsgemäßen Blutsammeivorrichtung, aus dem hervorgeht, daß nach der Bildung des ersten Tröpfchens das Blut kontinuierlich.durch Schwerkraft von der Blutquelle zu der inneren Seitenwand des Gefäßes fließt.

Es sei nun auf die Zeichnungen bezuggenommen. In Fig. 5 ist ein Mikroprobengefäß 10 dargestellt, das aus Plastik besteht und einem Zentrifugengefäß mit einem aufgeweiteten oberen Ende und einem sich verjüngenden Boden ähnelt. Das Gefäß kann jedoch auch mit geraden Wänden ausgestattet, also zylindrisch sein, wie in Fig. 8 dargestellt ist. Das Gefäß und der im folgenden noch beschriebene Deckel sollten aus Werkstoffen bestehen, die keine unerwünschten chemischen Reaktionen mit dem Blut und seinen Komponenten sowie irgendwelchen Chemikalien durchführen, die später bei der Blutanalyse zugegeben werden. Solche Werkstoffe sind beispielsweise Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid oder dergleichen.

Das Gefäß 10 kann durch einen Deckel 11 (Fig.1) mit Belüftung abgeschlossen werden, der aus Kunststoff besteht und einem umgedrehten hohlen Kegelstumpf ähnelt. Der Kegelstumpf hat zwei Löcher in der kleineren Stirnfläche. Ein Loch 12 nahe der Außenkante nimmt ein Kapillarröhrchen 13 auf und das andere Loch 14 dient als Entlüftungsbohrung (Fig.1 und 2). Der Deckel 11 kann in üblicher Weise am Gefäß durch Aufschnappen, Eindrücken oder, dergl. befestigt werden. Er ist mit einer Zunge 15 versehen, um seine Handhabung und seine Abnahme, von dem Gefäß zu erleichtern.

Das Loch 12 für das Kapillarröhrchen 13 ist mit einer Nabe 12a (Fig.1) versehen, um eine gute Halterung für das Röhrchen 13 zu bilden. In Fig. 1 erstreckt sich die Nabe 12a in den Hohlraum des Deckels. In Fig. 3 erstreckt sich die gleich ausgebildete Nabe 12b nach außen. Obgleich der

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Deckel in den Zeichnungen mit einem Hohlraum dargestellt ist, kann er auch eine flache Form besitzen und ebenfalls mit einer Nabe für das Kapillarröhrchen versehen sein. Wenn der Deckel jedoch unabhängig von seiner Form eine größere Wandstärke aufweist, ist es möglich, die Nabe wegzulassen, solange ein ausreichender Sitz für das Kapillarröhrchen vorhanden ist.

Das Kapillarröhrchen ist vorzugsweise aus Glas, da dieses Material eine Oberfläche ergibt, entlang welcher das Blut frei fließt. Grundsätzlich jedoch könnte das Kapillarröhrchen auch aus Kunststoff bestehen, in welchem Falle es allerdings notwendig sein dürfte, den Kunststoff so zu behandeln, daß ein zufrxedenstellender Fluß des Blutes entlang die Kunststoff oberfläche eintritt. Wenn ein Kunststoff-Kapillarröhrchen verwendet wird, so kann dieses mit dem Deckel aus einem Stück hergestellt sein.

Bei dem Gefäß 10 verläuft der obere Abschnitt von seinem oberen Ende konisch nach innen zu. Wenn also der Deckel 11 mit dem Kapillarröhrchen 13 am oberen Ende des Gefäßes angebracht ist, erstreckt sich das Röhrchen 13 gerade nach unten in das Gefäß und in unmittelbare Nähe zu der Innenfläche der schrägverlaufenden Seitenwand des Gefäßes. Dies geschieht aufgrund der Lage des Loches für das Kapillarröhrchen entlang der Außenkante des Deckels und des schrägen Verlaufs der Seitenwand des Gefäßes. Die Seitenwand des Gefäßes könnte jedoch auch gerade sein, wie in Fig. 8 gezeigt.

Wenn das vordere Ende des Kapillarröhrchens in Berührung mit einer Flüssigkeitsquelle, beispielsweise einem Bluttröpfchen, kommt, erfolgt eine Strömung in das Röhrchen, wenn ein positiver Kapillardruck vorhanden ist. Der Kapillardruck P ist abhängig von der Oberflächenspannung 6" der Flüssigkeit, dem Durchmesser D der Kapillare und dem Randwinkel j zwischen der Flüssigkeit und dem Material des Röhrchens. Eine angenäherte Beziehung für den Kapillardruck ist:

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^p _c =

Der Kapillardruck ist positiv, wenn die Flüssigkeit das Material des Kapillarröhrchens benetzt (d.h., wenn der Randwinkel y kleiner ist als 90°). Keine Strömung tritt in dem Kakillarröhrchen ein, wenn dieses von der Flüssigkeit nicht benetzt wird (d.h. der Kapillardruck P ist negativ, da der Randwinkel j größer als 90° ist) . Wenn einmal aufgrund eines positiven Kapillardruckes die Strömung in das Kapillarröhrchen eingeleitet wurde, setzt sie sich aufgrund der Schwerkraft fort, vorausgesetzt, daß das hintere Ende des Kapillarröhrchens tiefer liegt als das. vordere Ende. Wenn die Flüssigkeit das hintere Ende des Kapillarröhrchens erreicht, bestehen zwei mögliche Verhältnisse, die in Fig. 9 und 10 dargestellt sind. In Fig. 9 bildet sich ein Tröpfchen am hinteren Ende des Röhrchens, und der Druck hinter dem Tröpfchen erreicht ein Maximum von 4 6~Vd. Damit die Strömung nicht unterbrochen wird (wobei Impulswirkungen vernachlässigbar sind) muß sein

β . g . L · cos j#> 4

oder L . D >_ 4 6^ (B)

£>.g.cos 0

Dabei ist L die Länge des Kapillarröhrchens, 3 die Dichte der Flüssigkeit, g die Beschleunigung durch die Schwerkraft und 0 ein willkürlicher Winkel, den das Kapillarröhrchen mit der Senkrechten einschließt.

Wenn die Beziehung (B) für L . D erfüllt ist, wachsen die Tropfen zu einer unstabilen Größe an und fellen ab. Es findet zwar ein kontinuierliches Abtropfen statt, jedoch ist dieses langsam und ungleichmäßig. In Fig. 10 kam der Tropfen, der sich am hinteren Ende des Kapillarröhrchens bildete, in Be-

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rührung mit der Wand des Sammelgefäßes. Da der Tropfen an der Wand des Gefäßes entlang hinunterlaufen kann, ist die Strömung schneller und gleichförmig, da keine durch Oberflächenspannung hervorgerufene Kräfte vorhanden sind, welche die Strömung verzögern. Der Massenfluß ist durch die Formel

M = K-S² ' D⁴ . g.cos 0 (C)

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gegeben und er setzt sich in konstanter Weise fort.

Die Strömung der Flüssigkeit (Blut) von einer Quelle in das Sammelgefäß durch ein Kapillarröhrchen ist im einzelnen vorstehend beschrieben. Die erfindungsgemäß verwendeten Werkstoffe ermöglichen die Einleitung einer Strömung durch Kapillarwirkung (d.h. P_c> 0 aus Gleichung A) und die Abmessungen des Kapillarröhrchens lassen eine kontinuierliche Strömung zu (d.h. die Beziehung für L . D aus Gleichung B) ist erfüll·^. Durch Anordnung des Kapillarröhrchens nahe der Wand des Sammelgefäßes ist die Strömung in das Gefäß (gegeben durch die Gleichung C) schnell und gleichförmig, und Blut fließt kontinuierlich in das Gefäß.

Das Entlüftungsloch 14 liegt dem das Kapillarröhrchen aufnehmenden Loch 12 im Deckel 11 gegenüber, um ein Entweichen von Luft aus dem Gefäß und dadurch ein freies Einfließen des Blutes zu ermöglichen. Der Deckel ermöglicht das Sammeln von Blutproben (Serum oder Plasma), die frei von Verschmutzung der roten Zellen sind, indem der Blutstrom unter die Oberkante des Gefäßes geleitet wird, wodurch vermieden wird, daß rote Zellen an der Innenwand haften bleiben.

Wenn in dem Gefäß die gewünschte Blutmenge enthalten ist, wird der Deckel von dem Gefäß abgenommen, das Gefäß, verschlossen und mit seinem Inhalt in eine Zentrifuge eingesetzt und schließlich das Serum oder Plasma entfernt.

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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht nur zum Sammeln von Blut von Menschen, sondern gleichermaßen auch zum Sammeln von Blut von Tieren verwendbar.

- Patentansprüche - 9

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Claims

Patentansprüche

M.jMikro-Blutsammelvorrichtung, gekennzeichnet durch ein Gefäß (10) zur Aufnahme einer Blutprobe, das am einen Ende offen und am anderen Ende geschlossen ist, ein das offene Ende des Gefäßes abschließender abnehmbarer Deckel (11), eine Entlüftung (14) für das Gefäß, und ein Kapillarröhrchen (13), das sich durch den Deckel hindurch in das Gefäß erstreckt, wobei das Kapillarröhrchen so angeordnet ist, daß sein Ende innerhalb des Gefäßes in unmittelbarer Nähe der Innenfläche der Seitenwand des Gefäßes liegt, derart, daß das Blut direkt von der Blutquelle entlang einem kontinuierlichen Strömungspfad durch das Kapillarröhrchen zur inneren Seitenwand des Gefäßes strömen kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (11) mit einer ersten Öffnung (12) zur Aufnahme des Kapillarröhrchens (13) versehen ist, wobei die erste Öffnung in einer nabenartigen Verdickung (12a, 12b) des Deckels angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (11) mit einer zweiten Öffnung (14) versehen ist, die als Entlüftungsöffnung für das Gefäß (10) dient.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand des Gefäßes (10) zum Boden hin nach innen verjüngt ist, um die Anordnung des hinteren Endes des Kapillarröhrchens (13) nahe der Innenfläche der Seitenwand des Gefäßes zu erleichtern.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (11) die Form eines hohlen Kegelstumpfes hat, wobei die beiden Öffnungen (12,14) in der Schnittfläche des Kegelstumpfes angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (10) und der Deckel (11) aus Kunststoff bestehen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (10) und der Deckel (11) aus einem Werkstoff bestehen, der keine unerwünschten chemischen Reaktionen mit einem Blutbestandteil oder einer Chemikalie durchführt, die später bei der Analyse der Blutprobe zugegeben wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß und der Deckel aus Polyäthylen, Polypropylen oder PVC bestehen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Kapillarröhrchen (13) so angeordnet ist, daß sein innerhalb des Gefäßes (10) liegendes Ende in Berührung mit der Innenfläche der Seitenwand des Gefäßes steht (Fig.7).
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (11) die Außenseite des oberen Endes des Gefäßes (10) übergreift.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapillarröhrchen (13) und der Deckel (11) einstückig sind und aus Kunststoff bestehen.
12. Verfahren zum Sammeln von Blut aus einer Blutquelle mittels einer Mikro-Vorrichtung, die ein am einen Ende offenes Blutsammeigefäß, einen dieses Ende abschließenden Deckel, und ein durch den Deckel in das Gefäß sich er-

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streckendes Kapillarröhrchen aufweist, dessen Ende innerhalb des Gefäßes in unmittelbarer Nähe der Innenfläche der Seitenwand des Gefäßes liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das außerhalb des Gefäßes liegende Ende des Kapillarröhrchens in Berührung mit der Blutquelle gebracht wird, um das Fließen von Blut in das Röhrchen durch Kapillarwirkung einzuleiten, und daß dann das Gefäß so angeordnet wird, daß Blut das Kapillarröhrchen aufgrund der Schwerkraft durchströmt, um zunächst am Ende des Röhrchens innerhalb des Gefäßes ein Trqfchen zu bilden, das dann in Berührung mit der Innenfläche der Seitenwand des Gefäßes kommt, so daß das Blut dann kontinuierlich von der Blutquelle durch das Kapillarröhrchen zur inneren Seitenwand des Gefäßes fließt.

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