TWI377933B - Method and apparatus for point of care osmolarity testing - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大致關於量測相當小體積的液體之滲透壓的裝 置’特別是關於一種量測在活體中人的淚液之滲透壓的方法 及裝置 【先前技術】 乾眼症(DES)為淚液膜缺少水分的病症，為驗光師最常 遇見的病症之一。研究發現，50歲以上乾眼症患者約15〇/〇， 且其普及率正隨著年齡增加而增加。乾眼通常因增加淚液膜 乾化或減少淚液產生的任一種狀況而引起。對某些患者而 «=，乾化的增加係導因於較大的眼睛。較大的眼睛因較大的 表面積與水分的流失而引起較多的乾化。淚液的產生亦可減 少任-種降鋪膜敏感度驗況。錢配_魏鏡、雷射 層狀角膜重建術(LASIK)、第五神經創傷及某些病毒的感染 都會導致角膜敏感度的下降。乾眼症的治療係根據症狀的嚴 重程度而定。某些患者透過使用市面上可取得的各種人工淚 液減缓乾眼症的痛苦。此外，某些患者處方為含有〇mega_3 的補充液。有些情況則需要插入“淚管栓子，，以阻止淚液的排 出0 聲透壓係}赠活性粒子在-溶液巾㈣度量測值，可以 每公升溶液所含之溶質滲絲量化絲。已知當淚液膜失去 4IBM/06105TW ; FIS9-2005-0117TW1 (JL) _ 岭所增加。 j二與蛋白質濃度姆於水分含量咕所増加時， 者:加’為了診斷與治療乾眼症患者，對—錄療 者而δ，祐要去定量樣本淚液之滲透壓。一此 ·: 置可包含:渗透壓量測法:凝固點= 及蒸軋壓蛋:測法。 里〜次 曰於-方法巾’树料係糊將溶液穿辭 置測渗透壓。於此方法巾，_與溶液藉由僅容許溶劑分 半滲透性膜加以分離。溶液的滲透壓可藉由量測:須 用於溶液中以阻止溶舰人溶液之超壓而決定。』义/頁 於另-方法巾’樣本㈣(如魏)之錢壓 固點下降”之活體外技術測得。在此技術中，溶劑(2= 的溶質或離子將使液體凝_比未含離子時要低。在凝固點 下降的分射，料化縣液體之凝_由檢測定量樣本 型約數毫升）’最先開始在容H(如試管)中凝固的溫度而 :。為量測凝_ ’收集—_之樣本㈣於如試管般的容 裔中。祕’將溫度探針浸人樣本液體巾，且將容器與凝结 浴或Peltie:冷卻裝置_。持_祕本使_低於其凝 點之過冷液體的狀態。經機械引發，樣本固化，由於炫融 (fo_)的熱力而上升至其凝固點。從叱起之樣本凝固點的 偏差正比樣本液體中之溶劑的位準(亦即滲透壓值）。 4IBM/06105TW ; FIS9-2005-0117TWl(JL) 1377933 另一種活體外滲透壓測試之量測蒸氣壓技術 。於此方法 中，放置一小圓片濾紙於患者眼瞼下方，直到吸取足夠的液 ϋ放此圓片濾紙於密封腔室内，於其上有冷卻的溫度感 測盗1測表面上之蒸氣的冷凝。最後當溫錢靡上升到樣 权露點。露關降減水分成_的，紐轉化成滲透 壓。然而’因引發的反射性流淚，渗透壓的讀取並不準確。 同樣地’在活體技術中，企圖藉由直接置放電極於患者之眼 驗下來量測滲透壓’可能引發反射性流淚。因而對眼科醫師 之臨床操作而言’上述方法既*便利亦不準確。 因此有必要提供-種具降低乾化功能之臨床可行的、奈 升等級(_lit㈣ale)之滲频職裝置， 技術之問題的f彡響。

【發明内容】 本發月係揭纟種提供體液之醫療點渗透壓測試的裝 置及方法。本發明揭露—種具有—液體路徑穿過其中以接收 及測試-樣本㈣賴置。本發明提供—樣本賴之渗透壓 測試’其帽本液體之體積少於約lmL，較佳為少於應， 且施—财法及妓，職速及準確地制臨床上 之液體滲透屢，同時也減少液體的乾化。 本發明之第一方面為一種樣本接收晶片，包含··-基 板’具有穿過該基板供接收—樣本液體的一液體路徑，該液 4IBM/06105TW ； FIS9-2005-0117TWl(Ji) 體路控包括一第一埠、至少一個坌_ 該凹陷通道封於該基板中；0 凹陷通道’其中 板中以接觸在該凹陷通道中之該様電極，配置於該基 體的特性。· U之·本液體，以量測該樣本液 第二方面為—種滲透翻試裝置包含：—基 體，·以^ 該基件以供接收一樣本液 本接收s 魏基件賴沉積雜核體於該樣 本接收4上，其中該導管包括-第-端與-第二端。 之方^發^三方面為—餘決定—樣本賴之渗透麗 —導管經固定至一基件之 壓。 接收a曰片，以及決疋該樣本液體之渗透 由以下之本發明實施例之更特 其他特徵將為顯㈣見的。 4本U之上速及 【實施方式】 下m樣本㈣之料壓的抑性實_描述如 =。實施_肋提供—_t小量_之快速及準確的測 之—實施例，係關於樣本 參考圖1-4’顯示根據本發明 4IBM/06105TW ； FIS9-2005-0117TW1(JL) 1377933 液體滲透壓測試之樣本接收晶片。可以理解的是，雖然本實 施例中顯示三個基板層，但本發明可使用任何數目之基板 層。此外，當樣本接收晶片2開始被單獨的討論時，於^作 期間樣本接收晶片2可耦合至包含一基件之裝置(於下進一 步描述）；固定樣本接收晶片至基件上，以接收一樣本液體； 及固定-導管至基件上，以沉積樣本接收晶片2上之樣本液 體。耦合接收⑼2至-裝置，提供更便利與有效的醫療點 測試。

4 Τ之不同基板層時，樣本接收晶 # 2包含：基板4，係具有穿過基板4供接收—樣本液體之 液體路徑6。液體路徑6可包括—第―蟑8、至少一個第二 埠一 10(下文僅以“第二埠1σ，表示)及—凹陷通道丨2。如圖【 所示’凹陷通道12係封於基板4中。樣本接收晶片2亦包 括配^基板4中之至少_電極14，以接觸在凹陷通道

富結合顯示於圖1 而量概本㈣的雜。為清楚表示，電極 愈 立圖2A、3、5、7及8中，但未顯示於圖i中。 然而，應注意的是基板4也可包括電極窗18。 參考圖2Α·Β，顯示第一其拓思 示，第-基板層16形成:片Τ二之平面圖。如圖1所 —成片層。如圖2所示，第 車冑車10及電極窗is為形成於第—基板層16中 之開口 ’“列而^ ’其可藉由機械 ; 形成。然而，可瞭解的是，杯行m刀弟基扳層16 {何可於基板層中形成開口的技 4IBM/06105TW ; FIS9-2005-0lnTWi(JL) =可制。如下物_述巾，至 供通口給至少兩個電極14。如 冤二*18& 例中，第-基板層16可_^二，^f擇性實施 包括電極窗。如下更仔細的, n苐―璋10，但不 18 a# > 4 -Lt "、田’L ,备基板4不包括電極窗 4之-^= 兩個電極(未麵連接至配置於基板 卜表的接點20。雖然於圖2B所示的接點2〇為圓形 * ’但可以瞭解的是接點2〇可為任何合適的幾何形狀。 ，考圖3，顯示第二基板層22之平面圖。如圖】所示， 土板層構成晶片2的一中間層。於此實施例中，第二基 板層22包括第一琿8、第二痒1〇及凹陷通道12的開口。 此外’第二基板層22可包括電極窗18的開口。舉例而言， 第埠8、第二埠1〇及凹陷通道12藉機械穿孔第二基板層 22之預期部分而形成。在一較佳實施例中，第二基板層22 係配置於第一基板層16之下。 圖4顯示第三基板層24之平面圖。如圖1所示，第三 基板層24構成晶片2的一底層。第三基板層24包含至少兩 個電極14於該凹陷通道’以接觸樣本液體及接點2〇，使連 接至測試電路5〇，以量測樣本液體的特性。在一較佳實施 例中’第三基板層24係分別配置於第一基板層16及第二基 板層22之下。如圖3中所示，電極14配置於凹陷通道12 之下’以與樣本液體接觸’且電極14較佳與多層陶究共燒 結0 4IBM/06105TW ; FIS9-2〇〇5-〇117TWl(JL) 由於陶竟基板的傳統製造方法，傳統金屬電極於接合並 固化基板賴的高溫頂始衰變。錢結躺，喊粒子及 金屬，子於不_溫度細與不同速率下聚結。S此，以相 t的密實率適當祕g&金屬與陶莞，有助於取得經控制的部 分尺寸(外部及特徵尺寸），及無缺陷(裂縫/破損等)的裝置。 在，發明中’以堇青石為底之玻璃陶瓷係較佳地作為基裝置 材料，且銅+鎳+玻璃陶瓷係較佳地作為導體材料。鎳與銅 組，物有助於避免在晶片使用與儲存期間的腐蝕使負面干 擾1測，如腐韻般的化學反應。此外，在一較佳實施例中， 燒結溫度之最大值小於約l〇〇〇°C。 再次參考圖1-4’現將作更詳細的說明樣本接收晶片2 之操作。在操作期間，相當小量的樣本液體被沉積入第一埠 8中。在一較佳實施例中，可靠的滲透壓量測係得自體積少 於約30nL之液體。樣本液體流經分別形成於基板層16與 22中之第一埠8及凹陷通道12。當樣本液體通過第一基板 層16與第一基板層22時，第一瑋8縮減。藉第二埠1〇排 放使流體經過第一埠8及凹陷通道12。可瞭解的是，樣本 接收晶片2之第一槔8與第二埠10可為各種幾何形狀，只 要樣本液體經第一埠8漏斗狀進入凹陷通道12，且第二埠 10排空凹陷通道12。然而，第一埠8、凹陷通道12與第二 埠10的幾何形可影響液體流動。可設計第二埠10以控制樣 本液體ml經凹陷通道12的速率。如圖1B所示，可增加額 4IBM/06—105TW ; FIS9.20〇5.〇117Twi(儿） 外的第二埠10(或任何數目之額外的第二埠)以進一步影響 流過凹陷通道12的液體。於一較佳實施例中，一旦藉毛細 力而經凹陷通道12汲取樣本液，第二埠1〇部分充滿樣本液 體’樣本液體藉由表面張力支承。此外’親水性基板表面較 佳係用來促使液體流經凹陷通道12。表面化學、通道幾何 與排放幾何之結合被用來控制流動之均勻性、速率與滯留 F日 1 ° ’、 ' 現參考圖5 ’顯示包括電極窗18之基板4之一實施例 的截面圖。於此實施例中，含樣本液體之凹陷通道Η的流 動方向係和電極14垂直。然而可被瞭解的是，可使用不同 的電極組態，只要樣本液體與電極接觸。亦如圖5所示，至 少兩個電極窗18提供通口給至少兩電極14。一外部量測裝 置(未繪示)可插入電極窗18所形成的開口中，以經由接^ 20與電極14接觸。因此可決定樣本液體之傳導性。如圖6A -B所示，在一選擇性實施例中，至少兩個電極14連接至接 點20，接點20係延伸且配置於基板4之一外部表面上。由 比較圖6A - B所示，接點20可配置於基板4之不同的外部 表面，只要電極14與流經凹陷通道12之樣本液體接觸。 現參考圖7 ’顯示一醫療點滲透壓測試裝置％。於一實 施例中，渗ϋ壓測試裝置26 &含：基件28 ;固定於基件Μ 樣本液體之樣本接收晶片2 ;及固定於基件供沉積 在樣本接收晶片2上之樣本液體之導管3〇。導管3〇包含第 4IBM/06105TW ； FIS9-2005-0117TW1(JL) 1377933 * * · =31與第二端33。應注意的是，樣本接收晶片2實質上 上述_，除了任何需要的架設結構外。如圖^ =-實施例中，滲透壓測試裝置26更包括毛收 32，毛細管接收器32包含：基單 接收态 邋您川土早疋J4,緊固件36以固定 導&至基早το 34，及一腔室38以接收導管3〇之第 3卜包含樣本㈣的導管3G，可較至毛細 弟 腔室38包含實質上可撓部分4〇。裝置26也包括外部壓力 紅加機構42’以施加一外部壓力至實質上可挽部分恥 =7:自導管3〇之第二端33排出樣本液體姻 可已括、结構以提供一壓電改變，舉例而言，如抽 構，致使-控麵式中之可撓部分4G的延展與收縮，或^ 任何其他現在已知的或接續發展的結構，以施加 上可撓部分40。 夏負 再人參考圖7 ’更詳細說明供決定—樣本液體之渗透壓 的一較佳方法。在—實施射，蚊樣本液體之滲it壓的方 法包含步驟：流通—樣本液體穿過固定至基件28之導管 3〇 ;且決錄核叙料壓。流通-樣本紐穿過導管 3〇 ’可包括接觸人體眼睛之體液的一活體樣本，藉由毛細力 將樣本液體引人導管3〇。典型地，—雜者打開一患者的 下眼臉’ yx導管3G觸碰於紐室巾的淚液。淚液由毛細 力沒入導％* 3G，^由表面張力麟。在導管3()收集樣本液 體後，置放導管3G於毛細管接收器32 t。接收器含有緊固 件36以隔離延伸入腔室38之導管30的第一端31。於本實 4IBM/06105TW ； FIS9-2005-01l7TWl(JL) 鈀例中，流通步驟亦包括施加外部壓力 單心包括用以接收導管30之第_❹ 腔至=包括實質上可撓部*4G。施加—正向外部壓力42， 如低壓減’至實質上可撓部分4Q ^可撓部分奶移轉壓力 至腔室38，且迫使樣本液體從導管3〇 滴狀排出。 不 接著，樣本液體之滲透壓係由一測試電路5〇所決定。 樣本液體之滲透壓可藉城職本㈣之能量轉移性質而 量^舉例而言’能量轉移性質可包括雜料性，如此可 測里得樣核叙電阻抗，剌㈣至樣本紐的特定電 流。測試電路50施加-電流源橫越樣本接收晶片2之電極。 樣本液體之渗雜可藉由使用料性量職置52量測樣本 液體之滲透壓而決定’以獲得—傳導值，並使用轉化系統 54(如-;^準知解)轉化傳導值成_對應的渗透壓值。於本 例中’測試電路50包括-電性料性量測電路56，以決定 樣本液體之滲透壓。舉例而言，量測電路56可以指定波形(如 自一功能產生II)提供電能至由樣本液體所橋接之至少兩個 電極。此外’如圖7所示’基件28可包括傳遞結果給使用 者的裝置’如顯示裝置142，係供顯示視覺呈現的滲透壓 值。選擇性地，渗透壓結果可以任何已知方式傳遞並顯示於 遠距位置。 、 於圖 所顯示的另一貫施例一治療者可將一導管 4IBM/06105TW ； FIS9-2005-0117TW1(JL) 14 130預置於渗顏測試裝置126之基件128。裝置i26相似 於裝置26(圖7)’除了供沉積於樣本接收晶片收上之樣本 ==管⑽已㈣於基件128有所·卜。紐自患者 收集淚液，且淚液藉毛細力汲入導管13〇。導管⑽之第一 提取樣本液體，且導管13〇之第二端133沉積樣本接 =片102上之樣本㈣。因此，供決定—樣本液體之渗透 坚的方法&含：流通—縣液财過 且決定樣本二之渗 此外，渗透壓測試裝置133可包括鉸· 144以保護導管 130 ’並使裝置126的操作更方便。如圖9中所示之另一實 施例中，導管13G可緊固至鉸鏈蓋144。值得注意的是，渗 2測樣置126可為允許便利且有療點治療的手 φξ·裝置。 田本發明連同上述實施例被描述時，明顯的對熟此技藝 者而言’許多選擇、修飾及變化為顯而易見的。因此，以上 提及之本發_實施例係賴闡述㈣關。在不脫離以下 申請專利範_界定之本發明之精神與 行各種 【圖式簡單說明】 本發明之實施靖參相下圖式做詳細之說明 ，其中相 似編號表示相似元件，且其中： 4IBM/06105TW ； FIS9-2005-0117TW1(JL) 15 之一樣本接收晶片 的截本發明之一實施例 實施=顯圖1圖1之樣本接收晶片之第-基板層的兩個 Θ頁下圖1之樣本接收晶片之第二基板層的平面圖； 圖4顯不圖1之樣本接收⑼之第三基板層的平面圖； Η .、》頁示電極固之截面圖，其係提供通口予電極 滲透壓； 、 圖6Α-Β顯示圖丨之配置於樣本接收晶片的不同表面上 之電極接點的截面圖； 圖7顯示收集一樣本液體及測試樣本液體滲透壓之一 渗透壓測試裝置之平面圖； 圖8顯示收集一樣本液體及測試該樣本液體滲透壓之 一滲透壓測試裝置之平面圖；以及 圖9顯示收集一樣本液體及測試該樣本液體滲透壓之 4IBM/06105TW ; FIS9-2005-0117TWl(JL) 16 1377933 一滲透壓測試裝置之平面圖。

【主要元件符號說明】 2、102 樣本接收晶片 4 基板 6 液體路徑 8 第一埠 10 第二埠 12 凹陷通道 14 電極 16 第一基板層 18 電極窗 20 接點 22 第二基板層 24 第三基板層 26、126 醫療點滲透壓測試裝置 28、128 基件 30、130 導管 31 > 131 第一端 32 毛細管接收器 33、133 第二端 34 基單元 36 緊固件 38 腔室 4IBM/06105TW ； FIS9-2005-0117TW1(JL) 17 (.S ) 1377933 40 可撓部分 42 外部壓力 50 測試電路 52 傳導度量測裝置 54 轉化系統 56 量測電路 142 顯示裴置 144 鉸鏈蓋 4IBM/06105TW ； FIS9-2005-0117TW1(JL) 18

Claims (1)

1. 案號：95137544 101年05月14日修正一替換頁 十、申請專利範圍： 】· 一種決定一樣本液體之滲透壓的裝置(apparatus),該裝置 包含： 一樣本接收晶片，包含： 一基板’具有穿過該基板供接收該樣本液體的一液 體路徑，其中該液體路徑包括一第一埠、至少一個第二 埠及一凹陷通道，該凹陷通道連接該第一埠以及該至少 一個第二埠，且該凹陷通道封於該基板中；其中該液體 路徑之配置使得該第一埠將該樣本液體注入至該凹陷通 道中，且該至少一個第二埠將該樣本液體從該凹陷通道 排出；以及其中該第一埠與該至少一個第二埠係位於一 第一基板層内且該凹陷通道係位於該第一基板層下方之 一第二基板層内； 至少兩個電極，與位於該第二基板層下方之一第三 基板層内之多層陶竟共燒結(c〇sintered)，其中該至少兩 個電極鄰近該凹陷通道以接觸在該凹陷通道中之該樣本 液體，以量測該樣本液體的傳導性(c〇nductivity)，以決定 一傳導值(conductivity value);以及 一導電度量測電路，位於該第三基板層内，連接該 至少兩個電極，其中該導電度量測電路係配置以轉換該 傳導值成一相對應滲透壓值。 2.如請求項1所述之裝置，其中該基板更包含 至少兩個電極窗，以提供至該至少兩個電極的通路。 索號：95137544 101年05月14 a修正一替換頁 3.如請求項1所述之裝置，其中該基板係以堇青石 (cordiente)為底之玻軸£，且該至少制目電極與銅、錄及玻 璃陶究共燒結(cosintered)。 4.如明求項1所述之裝置，其中該液體路徑之體積僅容納 體積少於約30nL之該樣本液體。 5_ 一種滲透壓測試裝置(device)，包含： 基件，包含一導電度量測電路，該導電度量測電路係 配置以決定一樣本液體之滲透壓； 一樣本接收晶>；，m定於該基壯，供接收—樣本液體； 以及 一導管’ IS定於絲件上，供沉賴樣核體於該樣本 接收晶片上’該導管包括—第-端與-第二端；以及 一毛細管接收器’包括： 一基單元，包括一供固定該導管至該基單元之緊固 件及供谷納該導管的該第一端之腔室，該腔室包括 一實質上可撓部分；及 一機構，供施加外部壓力至該實質上可接 γ腔室壓力以將該樣本液體自該導管之該第H 6. 種/參透塵測試裝置(device),包含： 1377933 • . 案號：95137544 101年05月14日修正~替換頁 一基件，包含一導電度量測電路，該導電度量測電路係 配置以決定一樣本液體之滲透壓； 一樣本接收晶片，固定於該基件上’供接枚一樣本液體； 以及 一導管，固定於該基件上，供沉積該樣本液體於該樣本 接收晶片上，該導管包括一第一端與一第二端，其中該樣本 接收晶片包含： 一基板，具有穿過該基板供接收一樣本液體的一液體路 • 徑，該液體路徑包括一第一埠、至少一個第二埠及一凹陷通 道’且該凹陷通道封於該基板中；以及 至少兩個電極，配置於該基板中以接觸在該凹陷通道中 之該樣本液體，以量測該樣本液體的特性。 如請求項6所述之裝置，其中該基板更包含以下之一： )至夕兩個電極囪，以提供至該至少兩個電極的通路； 以及 1將該至少兩個電極連接至接點，該接點於該基板之一 外表面上。 ^璃其中絲板係以«石為底之 k至少兩個電極與銅、鎳及玻璃陶瓷共燒結。 其1第—_雜本液體注 〇、至乂 一個第一埠將該樣本液體從該 21 101 案蜣：95137544 年〇5月μ日修正—替換頁 凹陷通道排出。 10.如請求項6所述之裝置’其中該導管之該第一端提取該 樣本液體’且料管之該第二端沉積雜本液體於該樣本接 11. 一種供決定一樣本液體之滲透壓的方法，包含以下步驟： 流通一樣本液體，係穿過固定於一基件之一導管使直 到一樣本接收晶片；以及 決定該樣本液體之滲透壓，其中此步驟乃藉由下列方式 達成：使該樣本液體通過該樣本接收晶片内之一液體路徑 該液體路徑包含-第—埠、至少—個第二淳及—實質上水平 之凹陷通道’該凹陷通道穿過該樣本接收晶片，其中該樣本 接收晶片包含與位於該樣本接收晶片内之多層陶瓷共燒結的 至夕兩個電極，以在該樣本液體實質上水平通過該凹陷通道 時接觸該樣本液體，以測量該樣本液體的特性。 12. 如請求項U所述之方法，其中該流通步驟包括施加—外 部壓力至-基單元，絲單元包括—腔室供容賊導管的一 第一端，其中該腔室包括一實質上可撓部分。 13. 如請求項u所述之方法，其中該決定該樣本液體之細 壓的步驟，包括量測該樣本液體之傳導性以獲得一傳導值二 22' 1377933

   案號：95137544 101年05月14曰修正一替換頁 並將該傳導值轉換成一對應的滲透壓值。 14.如請求項11所述之方法，其中該流通步驟包括將接觸一 人體眼睛之體液活體樣本，藉由毛細力將該樣本液體汲取至 該導管。 23