用于测量液体内分析物浓度的带插头的测试芯片、用于测试芯片的外壳和用于插头的插座的制作方法

专利名称：用于测量液体内分析物浓度的带插头的测试芯片、用于测试芯片的外壳和用于插头的插座的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于液体样本内成分的传感器。具体而言，本发明涉及用于评估在诸
如由用户即病人可轻易处理的血液的样本内的带电粒子浓度，特别是离子浓度，例如锂离 子浓度的传感器。
背景技术：
无机离子是生命的基本必需物质，在饮用水、生物体的血液和细胞以及生活环境 内被大量地发现。例如，在细胞内部和外部诸如钠、钾、镁和钙等多种离子的存在对于活体 生物是必需的。因此，测量在动物和人类的血液和血液细胞内的离子浓度对于多种身体机 能来说是非常重要的。 通常，锂不是或者仅仅是血浆内存在的微量元素，但是它也被用作治疗两极情绪 紊乱的药品。估计在世界范围内超过一百万的人日常食用锂。使用锂的缺点是非常低的治 疗指数，即中毒浓度和治疗浓度之间的比值。大部分病人对0. 4-1. 2mmol/L的锂反应良好， 但是超过1. 6mmol/L的锂浓度被视为是有毒的。长期的高血液锂浓度可能导致对神经系统 的永久伤害，甚至死亡。因此，在治疗过程中监视锂浓度是必需的，每两个月定期检查以将 锂浓度保持在期望水平上， 在Electrophoresis 2004年第25期第1660-1667页和Electrophoresis 2005 年第26期第3032-3042页，由E. Vro丽e已经描述和演示了全血内锂的直接测量和血浆内 无机阳离子的确定。使用带有规定样本装填的微芯片毛细管电泳(CE)和应用列耦合原理， 在一滴全血内确定血液内碱性金属的浓度。将自手指采血器收集的血液转移到芯片上，而 不用自血液中提取或去除成分。在锂治疗的病人的血浆内可以确定锂浓度，而不需要样本 预处理。使用具有传导性检测的芯片，对于在140mmol/L钠基质的锂，已经获得0. lmmol/L 的检测限度。 在这些公开文本内，在微通道内电泳分离血液样本的成分。使用双T注射几何结 构选择关注的离子成分，并将它们引导至检测电极。 在待审PCT申请PCT/EP2006/011148内公开了用于测量液体样本内离子浓度的方 法和设备，其教导在此引入作为参考。该PCT申请描述了用于测量样本内带电粒子浓度的 设备，该样本包括多种类型的带电粒子和至少一种不溶成分，该设备包括至少一条通道， 其至少一个开口具有过滤功能；沿着该至少一条通道设置的至少两个电泳电极；和用于测 量在该至少一条通道内的至少一种带电粒子的至少一个传感器。 在这样一种设备内使用的开口和通道尺寸通常非常小，从而降低所需液体量和设
备尺寸。典型的通道尺寸在宽度上在低于lcm的量级上，在深度上低于100iim。因此，该设
备可以非常小，从而最小化该设备使用的材料数量。该材料通常很贵，例如玻璃。 该设备还应当便于病人或其它用户使用。具体而言，患有双极情绪紊乱或类似疾
病的病人通常遭受手部颤动或摇动，在处理小物件时遇到困难。
此外，血液样本以及通道可能易于被血液或其它液体污染，在没有仔细清洗和消 毒时不能再次使用。 相反地，现有技术的测量设备是昂贵的复杂微流体和电子组件，因此不适合于仅
使用一次。 本发明的目的是提供一种易于处理用于测量小样本的液体样本测量设备的设备 和方法。 本发明的另一目的是提供可用作用完即丢弃的(disposable)同时可使用先进测 量技术的测量设备。

发明内容
由根据本发明的测量样本处理设备和用于提取液体样本的方法实现本发明的这 些和其它目的，其中该测量样本处理设备包括测量设备和处理单元。 用于提取液体样本的测量设备包括测量部分，具有用于在使用时接触液体样本 的测量表面；和插头部分，具有多个电触点，其中插头部分可安装在测量评估设备的插座 上。可以将测量表面设置在测量设备的除了插头部分之外的不同位置上，从而避免液体样 本中的液体接触电触点。具体而言，可以将插头部分设置在测量设备的与测量表面不同的 另一侧上。 测量表面和测量部分可以由相同材料制成，例如由玻璃制成，并可以在一体中形 成。测量设备可以进一步包括耦合至电触点的多个电极。测量设备可以不具有任何有源电 组件，例如开关、晶体管，也可以不具有电源。在一些情况下，测量设备可以包括一些无源电 组件，例如温度传感器等。 在装配过程中，可以将测量设备插入处理单元，该处理单元具有用于测量表面的 第一开口和用于多个电触点的至少一个第二开口。因此，当插入处理单元时，测量表面可以 由用户或病人接近以放置液体样本。在另一侧上，通过处理单元的第二开口可接近插头部 分以允许接近电触点，例如通过插座。因此，处理单元可以形成电接触密封，用于防止液体 进入接触在测量设备插头部分上的电触点。 处理单元可以不包括任何电组件，因为全部的电触点由测量设备提供。然而，在一 些情况下，处理单元可以包括电触点和电组件。 处理单元在尺寸上可以实质上大于测量设备。因此，处理单元可以是甚至由遭受 手颤或类似问题的病人也易于和安全处理的测量样本处理设备的便于操作的尺寸。同时， 测量设备可以保持很小，从而最小化可靠测量必需的液体样本量。此外，越小的测量设备可 能制造成本越低。因此，测量样本处理设备可以是用于若干次或一次性使用的用完即丢弃 设备。如果液体样本是体液，例如需要消毒和/或清洁环境的血液或其它样本，这尤其有 用。 该处理单元还可以适合于容纳多个测量设备，用于连续或并行执行多次样本测 测量设备还可以定位在处理单元的特定侧上，从而例如当将测量样本处理设备插 入测量评估设备的插座内时，第二开口在使用中提供易于从外侧接近插头部分，例如通过 多个电销针。当将测量设备或测量样本处理设备安装到插座内时，可以将多个电销针设置与测量设备的多个电触点电接触。 用于评估液体样本的至少一个参数的测量评估设备可以包括用于测量设备和全
部其它电和电子装置以执行用于评估该至少一个参数的测量的电源。具体而言，该测量评
估设备可以包括控制装置，用于当将测量设备插入插座时，控制和监视测量设备内的电极。 本发明还包括一种用于评估液体样本的至少一个参数的方法，包括将液体样本
放置在测量设备的测量表面上，其中该测量设备具有多个电触点，将该测量设备插入具有
多个电销针的插座，以便该多个电销针中的至少一些接触该多个电触点中的至少一些，并
通过电测量确定该至少一个参数。 该测量设备还可以是测量样本处理设备的一部分，并包括处理单元。
该方法可以由病人或老年用户有利地使用，即使手部颤动。在将测量设备插入插 座之前，将诸如血液样本或其它体液等液体样本放置在测量表面上。因此，当处理液体样本 时，在测量设备内不存在电源。此外，一旦已经完成将样本放置在测量表面上，就可以启动 液体样本的测量。在一些情况下，测量表面可以由封闭设备隐藏以保护液体样本和/或防
止蒸发。 本发明还包括一种用于测量样本处理设备的装配方法，该方法包括使用溶液填 充具有测量表面和插头部分的测量设备内的至少一条通道，该至少一条通道具有在测量表 面的至少一个通道开口 ，将测量设备插入处理单元的开口内，以便该测量设备的测量表面 是可接近的，使用在使用该测量设备之前去除的保护层关闭通道开口 。
这允许该测量样本处理设备的轻易、快速和低成本的生产。 将测量设备插入处理单元可以通过第一开口执行。测量设备也可以通过第三开口 插入，例如在处理单元的另一侧上。也可以加大第二开口或者与第三开口组合以支持将测 量设备插入处理单元。 将测量设备插入处理单元的开口和关闭或密封通道开口可以在填充至少一条通 道之后直接执行，从而防止液体蒸发。 在从潮湿或湿润环境中移走测量设备之后可以直接执行关闭或密封通道开口之 前，测量环境也可以保持在潮湿或湿润环境中。 在使用之前可以使用溶液填充在测量设备内的至少一条通道。该溶液可以是电解
溶液(BGE)。该溶液也可以包括电渗流抑制物质或诸如聚乙烯醇的动态薄层。 在此将术语在使用之前理解为在由病人或用户使用测量样本处理设备之前。在使
用之前也可以包括在发货给用户或病人之前。


针对附图和优选实施例的详细描述，可以更好地理解本发明，附图仅是说明性的， 并不限制本发明，在附图中 图1图示根据本发明的测量系统，包括具有用于包括处理单元和测量设备的测量 样本处理设备的插座的测量评估设备。 图2a至2c用分解图更详细地图示根据本发明的用完即丢弃的设备，装配和该用 完即丢弃设备的一部分。 图3a、3b和3c分别用透视图、侧视图和顶视示测量设备。
图4更详细地图示测量设备的示意图。 图5图示测量设备的两个开口的具体实施例的详细图。 图6更详细地图示根据本发明的测量设备的多个电触点。 图7更详细地图示测量评估设备的插座。 图8a和8b图示在处理单元上的指尖定位工具、多个开口和在开口上的控制电极。 图9图示具有插入的测量设备和密封微滴的处理单元的剖视图。 图10a至10c图示密封件和贴附于测量设备的密封微滴的各种形式。 图11图示包括锁定设备的处理单元，该锁定设备用于在处理单元内固定测量设备。 图12a和12b图示通过处理单元内的第三开口将测量单元插入处理单元。 图13图示用于使用封闭设备关闭处理单元的锁定机制。 在附图中相同的参考数字表示相同或类似目标。
具体实施例方式
图1图示测量系统，包括具有测量评估设备100和测量抽样处理设备或用完即丢 弃设备1的组合，所述设备100包括插座110，所述设备1包括可连接至插座110的测量设 备10(在图2a中图示)。测量评估设备IOO包括用于计算和评估从测量样本处理设备I内 的样本中提取的种类离子浓度的电子设备。测量评估设备ioo可以包括用于控制和检查测 量和评估处理的控制设备。测量评估设备ioo还可以包括指示装置，例如显示器或类似设 备，以向用户指示测量系统的结果和设置。在附图中未图示指示装置。测量评估设备ioo 还可以包括接口，用于将测量系统连接至计算机或临床数据系统(未图示)，用于数据传输 和测量系统控制。测量评估设备IIO还可以是装备有插座110的用于接收测量样本处理设 备1的个人计算机。 测量样本处理设备可以是仅用于一次测量的一次使用用完即丢弃的。然而，该用 完即丢弃设备也可以使用多次，例如用于重复或并行测量。术语用完即丢弃设备和测量样 本处理设备在本公开文本中用作同义词。 图2a至图2c更详细地图示测量样本处理设备1。在图2a中图示分解图，在图2b 中图示装配图，在图2c中更详细地图示可连接至插座110的测量样本处理设备1的部分。 测量样本处理设备1还包括处理单元200。处理单元200包括在定义为测量侧的第一侧202 上的第一开口 210，在如图2a和2c图示的处理单元200的第二侧204上的第二开口 220。 当将测量样本处理设备1安装在测量评估设备100内时，第二表面204面对测量评估设备 100的插座110。也可以将第一开口 210和第二开口 220设置在处理单元200的底面、底面 的第二面204的边沿或者在处理单元200的任一其它侧上。也可以在尺寸上扩大开口以支 持将测量设备20插入处理单元200。 第一开口 210和第二开口 220在处理单元200内部互连，如通过图2a和2c内的 虚线图示的。 将测量设备10插入处理单元200的第一开口 210。测量设备10包括测量表面20 和插头部分40。测量设备10也可以通过第二开口 220或第三开口 230插入，如参考图9和 图12a、 b将要解释的。当将测量设备10插入处理单元200时，测量表面20基本上处于与处理单元200的第一侧202的相同平面内。因此，可以通过处理单元200的第二开口 220 从测量样本处理设备1外部接近插头部分40。下文参考图3进一步详细描述测量设备10。
测量设备10可以由与处理单元200不同的材料制成。特别的，测量设备10可以 部分地或全部地由玻璃材料制成，而处理单元200由塑料材料制成。
测量设备10也可以由聚合物材料制成。 测量设备10在尺寸上远小于处理单元20。因此，可以实现毫米尺寸的测量设备 10，同时测量设备10可以轻易地由处理单元200处理。处理单元200的尺寸可以适应用户 (病人)需要。例如，处理单元200可以具有提供即便手颤也易于处理的尺寸。例如，处理 单元200的尺寸可以大于1厘米，特别的在至少一个维度上约为4厘米或者更大。此外，处 理单元200的至少第二侧204适合于插入插座110。处理单元200的侧面或者其它几何参 数也可以适合于安装在插座110内。 可以以这样的方式形成插座110和处理单元200，仅存在将包括处理单元的用完 即丢弃或测量样本处理设备1插入插座110的一种可能性。因此，可以排除由没有经验的 或者老年用户或病人的误操作，并可以避免测量错误。 当插入处理单元200时，测量设备10可以被设置为靠近第二侧204。因而，当将测 量样本处理设备1插入插座110时，测量设备靠近插座110。可以将测量设备10设置在处 理单元200内部，以便当插入处理单元200时，包括插头部分40的测量设备10的侧面平行 于第二侧面204。 处理单元200和测量表面20可以由可渗透层32 (如在图2a中清楚可见的)覆盖， 用于提供对测量设备10的测量表面20的可接近性。可渗透层32可以完全或部分覆盖测 量侧面202和测量表面20。 在测量侧面202的顶部提供密封件34，用于密封可渗透层32或者测量表面20以 防止液体渗透或蒸发。在使用测量设备之前，病人或用户可以去除密封层34。可渗透层32 和密封件34可以是不同尺寸的。本领域的技术人员将理解可以在测量表面20或第一表面 202的顶部设置更多或更少的层。 在使用之前和/或之后，可以使用封闭设备30封闭测量表面20。可以将密封件 34和可渗透层32贴附于测量设备10、封闭设备30或处理单元200。 处理单元200和封闭设备30可以由相同材料制成，例如塑料材料。处理设备200 和封闭设备30也可以一体成型。可以提供整体铰链，用于分离封闭设备部分和处理设备部 分，和用于能够将封闭设备折叠在处理设备顶部，从而隐藏或封闭测量表面20。
图3a、3b和3c分别以透视图、侧视图和顶视示测量设备10。
测量设备10具有在测量部分15内的第一开口 25。在测量设备10内部的测量部 分15内实现微流体通道60 (图4所示)。第一开口 25提供从测量表面20的周边到微流体 通道60的入口。本领域的技术人员将理解可以提供多个开口 25，和微流体通道60可以包 括在测量设备10内实现的不同通道60的网络。对于本发明特别有用的具有第一开口 25 的通道60的例子可以在专利申请PCT/EP2006/011148中发现。测量设备IO可以至少部分 地由玻璃材料或者可以微观构造的其它材料构成。 第一开口 25可以在测量表面20内。第一开口 25也可以位于靠近施加液体样本 的测量表面20的测量设备10的测量部分15的另一侧内。在这种情况下，液体样本可以自测量表面20进入第一开口 25。 将插头部分40设置在与包括第一开口 25的测量表面20不同的测量设备10的另 一侧面上。因此，当插入处理单元200内时，插头部分40仅通过处理单元200的第二开口 220可接近，而测量表面20仅通过处理单元200的第一开口 210可接近。因此，处理单元 200可以提供密封件，其确保在使用中添加给测量表面20的液体样本不能接触多个电触点 50中的任一个。因此，能够有利地避免将影响测量或测量设备10的功能控制的多个触点 50中的两个或多个之间的电短路。 也可以将插头部分40和测量表面20设置在测量设备10的相同侧面上。然而，当 将测量设备10插入处理单元200内时，插头部分40和测量表面20通过处理单元200的密 封部分相互分离。因此，防止在测量表面20上的液体接触插头部分40的电触点。
图4更详细地图示在图3b视图中的测量设备10的示意图。将微流体通道60设 置在两个微流体贮液器61和62之间。微流体通道60还包括在测量表面20内的第一开口 25。第一开口 25可以通过样本通道26与微流体通道60连接。 此外，可以将电极65集成在测量设备10内。可以将电极65构造为用于在微流体 通道60内分离样本内的带电粒子的电泳电极65b和65c。可以将电泳电极65b集成在每 个贮液器61、62、64内。可以封闭贮液器61、62、64，以便微流体通道60提供到贮液器61、 62、64的唯一入口。这样，防止在贮液器内液体蒸发和气化。贮液器61、62、64在尺寸上可 以充分地大于微流体通道60的宽度、高度或深度。 每个电极65b通过电路分别与电触点50b、50h和50g电接触。因此，当将测量设 备10连接至插座110时，通过由测量评估设备100将电压独立地施加给每个电泳电极65b， 可以控制在微流体通道60内的电泳。可以将开口电极65c集成在第一开口 25上并连接电 触点50i。开口电极65c也可以用作电泳电极或者如随后将要解释的控制电极。
也可以将电极65提供为用于测量微流体通道60—部分内的导电性的导电性电极 65a，用于确定在微流体通道60该部分内的电荷浓度。将导电性电极65a连接至电触点50a 和50d(如图4所示)并由其寻址，从而当将测量设备10连接至插座110时由测量评估设 备100控制。 在毛细管电泳系统内的电泳电极65b可以基于由于其本质特性能够吸收氢原子 的材料，例如钯或者铂。吸收使其能够防止在用作阴极的电泳电极65b附近诸如氢的气体 形成。 使用钯或铂作为材料非常有利于用作阴极的电泳电极65b，但是其它电极65也可 以由相同材料制成。 用于阳极的电泳电极65b和/或开口电极65c也可以由不同材料制成，从而防止 氧气形成。例如，用于阳极的电泳电极65b可以是银/银氯化物电极，或者可以由铜制成。 在这种情况下，将形成氯化或固体银或铜，而不是氧气。 钯、钼、镍、银/银氯化物和/或铜以及其它材料也可以混合在一个或多个电极65 内以组合每种材料的优点。 —个或多个电极65、65a、65b、65c也可以包括由诸如钽或铬等半惰性(en inert) 金属制成的粘结层。
测量设备io可以进一步包括电组件，例如温度传感器、ra传感器和可以电接触其余电触点50c、50c和50f和使用其控制的其它电组件。对于本领域的技术人员来说，多个 电触点50、50a至50i的数量仅仅是示例性的，在本发明的范围内可以提供更多或更少的电 触点。 本发明的优点在于测量设备10可以仅包括无源电组件，例如电线、导体和电极。 没有有源组件，例如晶体管、二极管、触发器或类似其它有源电组件，是必需的。测量设备10 可以由测量评估设备100电控制。然而，可以将传感器集成至测量设备10内，其可以包括 在某些情况下也可以是有源半导体单元的半导体单元。 图5图示由样本通道26连接至微流体通道60的测量设备20的第一开口 25的具 体实施例的详细图。此外，可以提供第二开口 27，例如防止液体蒸发。第二开口27流体地 连接至样本通道25和第一开口 25。第二开口 27在尺寸上可以充分地大于第一开口 25。当 液体流入微流体系统和样本通道26内时，尺寸上的不同导致分别在第一开口 25和第二开 口27上的不同接触角度ei和9 2。在接触角度9 1和9 2上的不同将导致在第一开口 25和第二开口 27内的压力不同，当允许液体自第一开口 25和第二开口 27蒸发时，这将导 致在第一开口 25内液体水平保持在基本相同的水平上，而液体水平在第二开口 27内由于 蒸发而下降。 本领域的技术人员将理解可以添加不同的相同尺寸的其它开口，从而改变在第一 开口 25上的蒸发特性。 图6更详细地图示多个电触点50。可以将该多个电触点50中的每个设置在测量 设备10的插头部分40内形成的孔洞42内。例如，可以在孔洞42的底部提供电触点。如 图所示，将多个电触点50中的每个定位在分立孔洞42内。在一些情况下，也可以将多个电 触点50中的两个或多个一起设置在单个孔洞42内。在一些情况下，在测量设备10仅提供 一些功能的情况下，可以提供没有任何接触点的孔洞42。例如，如果不使用其它电组件，可 以省略图4所示的电触点50d、50e和50f。然而，插头部分提供相应孔洞42，其提供用于插 座110的相应销针的空间。 孔洞42可以是圆形和圆柱形的或者圆锥形的，或者具有本领域技术人员已知的 任何其它形状。圆锥形可以用于对准或者引导插座110的销针朝向多个触点50中的每个 触点。在本发明的范围内也可以实施孔洞42的其它形状。 此外，电触点的布局或设置可以改变，并且决不受附图所示的直线配置的限制。
本发明的特征在于测量样本处理设备1的全部电触点都设置在测量设备10内，处 理单元200并不包括任何电组件，例如触点、连线、等等。 图7更详细地图示测量评估设备100的插座110。如图1所示，可以将插座110设 置在测量评估设备100的侧壁上，或者可以将其设置在可电连接至测量评估设备100的分 离插座容器内。 插座110包括设置在与测量设备10的多个触点50对应的模式内的多个销针120， 以便当将测量样本处理设备1插入插座110内时，该多个销针120中的至少一部分与多个 触点50中的至少之一电接触。该多个销针120的数量可以低于、等于或高于测量设备10 的触点50的数量。因此，相同的插座110和因此相同的测量评估设备IOO可以用于多个不 同的测量设备10。测量设备IO在电触点50的数量上可以不同，例如由于在测量设备10内
集成的附加传感器，例如温度、ra传感器等，或者由于用于测量设备io的不同应用而不同数量的电极65。尽管电触点50的数量可以不同，在插头部分40内孔洞42的数量和形状可 以适应于在插座110内销针120的数量和形状，从而当将测量样本处理或者带有测量设备 10的测量样本处理设备1插入插座110时，为每个销针120提供正确的接触和定位。
该多个销针120可以由电弹簧触点构成，从而确保当将测量设备IOO插入插座110 内时该多个销针120与该多个电触点50中相应的接触。当将测量设备10插入插座110和 电触点50对销针120施加压力时，弹簧触点可以后退从而防止对测量设备10的破坏。
如图6所示，该多个销针120可以设置在插座110内。因此，当将测量样本处理设 备1或者仅测量设备10引入插座110内时，测量设备10完全或部分地定位在插座110内 部。在这种情况下，在测量开始之后不可以改动在测量表面上的样本，在处理单元200内不 需要电接触，同时保持测量设备10小型化和因此很便宜。 此外，与病人或其它用户的直接电连接是不可能的。因此，病人或其它用户可以安 全地使用测量设备而不需要专门训练或照看。这很重要，因为在样本测量过程中可能使用 高电压，例如在或者1000伏特的范围内。 仅当将具有测量设备10的测量样本处理设备1正确地插入插座110内时，测量评 估设备100可以启动测量。例如，仅当触点50a至50i中的所需多个触点与相应销针实际 接触时，可以启动测量。 仅在执行成功的控制测量之后，可以启动实际的测量，从而确保测量设备10的正 确操作。控制测量例如可以是测量在液体样本5内的钠浓度。可以与锂浓度的实际测量基 本上并行地测量和评估钠浓度。对于成功的控制测量，钠浓度必需在与血液中通常发现的 浓度对应的范围内。在评估到异常的钠浓度的情况下，在测量中出现某种错误，不能确保所 评估的锂浓度是正确的。因此，将忽略此测量。 可以执行附加和初始控制，例如测量背景电解溶液(BGE)的导电性或温度，从而 检查例如钠浓度的正确性。 图8a图示在上文参考图2a至2c详细描述的处理单元200内集成的指尖定位工 具的本发明的具体实施例。在处理单元200的测量侧202内的第一开口 210的一侧或多侧 上提供边缘212。该边缘212具有当将手指放在测量侧202顶部时使用测量样本处理设备 1的用户(病人)可以轻易感觉到或看到的形状和高度。边缘212可以围绕当将测量设备 10插入处理单元200内时开口 25所处的位置沿着第一开口 210设置。因此，边缘212可以 用作用于将液体或血液样本放置在测量表面20上的开口 25上的定位工具，由于其可以由 用户指尖感觉到或者因为眼睛可以简单看到该边缘。这尤其有用，因为开口 25本身可能太 小以至于用户(病人)用眼睛看不到。 在测量表面20内的凹穴或凹槽也可以用作定位工具。凹穴或凹槽的优点还在于 凹穴或凹槽用作样本液体的收集器，并可以防止样本液体泄露或者撒到测量设备上。
可以使用位于在如图4或图8b所示的第一开口 25上的开口电极56c检测在第一 开口 25上或者围绕该开口的样本液体的存在。例如，开口电极65c可以位于定位凹穴或凹 槽内的某个位置或高度上。因此，可以检测到样本液体5的存在，甚至样本液体的确定量的 存在，从而确保已经添加可靠测量必需的样本液体的需要量。 图8b图示可以如何在第一开口 25上设置附加电极的例子。除了开口电极65c之 外，可以使用至少一个控制电极65d、65e和65f。该至少一个控制电极65d、65e、65f可以设置靠近第一开口 25，用于测量诸如液体样本导电性等附加参数。例如，可以在控制电极65d 和控制电极65e之间测量液体样本的导电性。电极65f可以由不同材料制成，或者可以具 有用于测量液体样本不同参数的涂层。 可以在第一开口 25附近提供通道电极65g。当用电解溶液填充样本通道时，通道 电极65g与样本通道26内的溶液接触。在电解溶液应当出现蒸发的情况下，电解溶液的水 平将下降低于通道电极65g，这可以通过导电性测量轻易检测到。 因此，可以将通道电极65g以及开口电极65c和控制电极65d、65e和65f用于初 始控制测量，例如作为初始导电性或者蒸发或者气泡检测的指示。 开口电极65c或控制电极65d、65e或65f或通道电极65g也可以用作电泳电极， 例如用于在样本通道26内部的毛细管电泳。 图9图示插入测量设备10的处理单元200的剖视图。在使用之前，可以将密封微 滴29放置在开口 25的至少顶部。密封微滴29可以由硅树脂、PDMS或其它材料制成，并覆 盖开口 25和因而覆盖微流体通道60，从而防止蒸发和污染。上文参考图2a描述的密封件 34可以是用于在使用之前覆盖测量表面的粘性薄片。密封微滴29可以粘附于粘性薄片。 用户(病人)可以去除粘性薄片和粘附于薄片的密封微滴29，从而提供到开口 25的入口。
图10a至10c图示在测量设备10的第一开口 25上的密封件34和密封微滴29的 不同配置。如图10a所示，在使用测量设备10之前已经使用液体填充包括微流体通道60 和样本通道26的微流体网络之后，可以将可以由硅材料等制成的密封微滴29放置在第一 开口 25之上。因此，密封微滴29防止液体通过第一开口 25自微流体网络的任何蒸发。可 以将其它密封件34，例如带子或薄片形式，放置在密封微滴29顶部。当病人或用户希望使 用测量设备10时，在将液体样本施加在第一开口 25之前，他将密封件34和密封微滴29移 除。密封微滴29可以贴附于密封件34，从而便于其移除。 密封件34也可以包括当如图10b所示将密封件34放置在测量设备10的测量表 面20上时在第一开口 25的顶部上基本上对准的孔洞35。在这种情况下，密封微滴29可以 延伸通过密封件34内的孔洞35以确保连接。因此，当用户或病人在使用测量设备10之前 移除密封件34时，自第一开口 25移除密封微滴29。 密封件34也可以直接贴附于测量设备10的测量表面20。因此，密封件34可以直 接密封第一开口 25。该密封件可以是由硅树脂或其它适当材料制成或覆盖的带子或薄片。
密封件34和最终的密封微滴29也可以贴附于封闭设备30。在这种情况下，当在 使用测量设备10之前开启密封设备30时移除密封件。当在将液体样本5放置在测量表面 20上之后关闭封闭设备30时也可以施加密封件，从而防止液体样本5的污染和蒸发。
本领域的技术人员将理解上文参考第一开口25描述的密封件34也可以应用于测 量设备10内的其它开口，例如参考图5描述的第二开口 27。 图11图示在处理单元200内用于固定测量单元10的具有锁定设备214的本发明 的处理单元200。测量设备IO可以通过第一开口 210插入处理单元200，如图2a所示。可 以在开口 210上提供边缘形状的锁定设备214。因此，开口 210在至少一个方向内的宽度可 以稍微小于或等于测量设备10的对应尺寸。锁定设备214可以用作在处理单元200内用 于测量设备10的固定或卡扣机构。 图12a和12b图示通过在处理单元200内提供的第三开口 230将测量设备10插入处理单元200。第三开口可以提供在处理单元200的第一侧202的相对侧上。因此，在处 理单元200内的第一开口 210在尺寸上可以较小，并提供基本上仅到测量表面20上第一开 口 25的入口。这样，用于防止样本液体接触插头部分40的接触密封件在尺寸上可以足够 大。此外，可以更准确地执行测量表面20和第一开口 25的定位。 第三开口 230也可以组合第二开口 220以形成用于插头部分40和插入测量设备 10的一个扩大开口。 将可以是卡扣机构的锁定设备234设置在处理单元200和/或测量设备10上，从 而确保测量设备10在处理单元200内的固定和准确定位，如图12b所示。当将测量设备10 插入时，密封件34、渗透层32或在处理单元200内提供的其它装置可以提供反作用力以确 保第一开口 25封闭，从而防止污染和蒸发。 图13图示用于使用封闭设备30封闭处理单元200的锁定机构。封闭设备20可 以设置有钩状物38，当将封闭设备30定位在处理单元200的第一表面202上时，其可以与 在处理单元200上的对应凹槽咬合，从而覆盖和保护测量表面20和开口 25，尤其在已经将 液体样本放置在测量设备10的开口 25上时。钩状物38和凹槽238可以以不可拆除方式 相互咬合，构成卡扣锁定设备。在这种情况下，在关闭后盖设备30之后，不能再次开启处理 单元200，因此不能再次使用。这防止了样本污染以及测量结果的伪造。
其它的卡扣或锁定机构显然也可以用于本发明。例如，可以提供锁定结构作为可 以多次开启和关闭的机构，用于允许多次访问测量表面。这些机构是非常公知和广泛使用 的。 已经参考若干实施例描述了本发明。然而，对于本领域的技术人员而言，本发明显 然并不限制于此。本发明的保护范围将结合权利要求书来解释。
权利要求
用于提取液体样本的测量设备(10)，包括-具有用于在使用时与液体样本接触的测量表面(20)的测量部分(15)；-具有多个电触点(50)的插头部分(40)，其中该插头部分(40)能够安装于测量评估设备(100)的插座(110)上。
2. 权利要求l的测量设备(IO)，其中插头部分(40)位于测量设备(10)相对于测量表面(30)的另一侧上。
3. 权利要求1或2的测量设备(IO)，其中测量设备(10)至少部分地由玻璃材料制成。
4. 前述任一权利要求的测量设备(IO)，其中测量部分(15)包括提供至测量设备(10)内至少一条通道(60)的入口的至少一个通道开口 (25)。
5. 权利要求4的测量设备(IO)，其中在使用之前该至少一条通道(60)被溶液填充。
6. 权利要求5的测量设备(IO)，其中该溶液包括电渗流抑制物质。
7. 权利要求4至6中任一权利要求的测量设备(IO)，其中该至少一个开口 (25)由部分可渗透层(32)覆盖。
8. 权利要求4至7中任一权利要求的测量设备(IO)，还包括用于密封至少一个开口(25)的蒸发密封物(29， 34)。
9. 权利要求4至8中任一权利要求的测量设备(IO)，还包括沿着该至少一条通道(60)设置的电极(65)。
10. 权利要求9的测量设备(IO)，其中电极包括气体形成防止材料。
11. 权利要求IO的测量设备(10)，其中电极的气体形成防止材料从镍、钯、钼、银/氯化银、铜或其混合物的组中选择。
12. 权利要求9或11的测量设备(IO)，其中至少一个电极(65)装备有粘附层。
13. 权利要求9至12中任一权利要求的测量设备(IO)，其中电极(65)包括导电性电极(65a)。
14. 权利要求9至13中任一权利要求的测量设备(IO)，其中电极(65)包括电泳电极(65b)。
15. 权利要求9至14中任一权利要求的测量设备(IO)，其中电极(65)包括用于测量样本液体在第一开口 (25)上的存在的至少一个开口电极(65c)。
16. 权利要求15的测量设备(IO)，其中该至少一个开口电极(65c)适合于测量样本液体(25)的至少一个参数。
17. 权利要求9至16中任一权利要求的测量设备(IO)，其中电极(65)包括用于测量在供应通道(26)内至少一个参数的至少一个控制电极(65d)。
18. 权利要求9至17中任一权利要求的测量设备(IO)，其中每个电极(65)与多个电触点(50)中的至少一个电接触。
19. 权利要求4至18中任一权利要求的测量设备(10)，还包括流体地连接至至少一条通道(60)的至少一个封闭贮液器(61,62)。
20. 权利要求19的测量设备(10)，其中该至少一个封闭贮液器(61,62)在尺寸上实质上大于至少一条通道(60)的宽度或深度。
21. 权利要求4至20中任一权利要求的测量设备(10)，还包括蒸发防止装置(27)。
22. 权利要求21的测量设备(IO)，其中蒸发防止装置包括流体地连接至第一开口 (25)的第二开口 (27)。
23. 权利要求22的测量设备(IO)，其中第二开口 (27)在尺寸上实质上大于第一开口(25)。
24. 权利要求4至23中任一权利要求的测量设备(IO)，其中该至少一条通道(60)由玻璃材料形成。
25. 前述权利要求中任一权利要求的测量设备(IO)，其中测量部分(15)和插头部分(40)至少部分地由相同材料制成。
26. 前述权利要求中任一权利要求的测量设备(IO)，其中测量部分(15)和插头部分(40)在一体上形成。
27. 前述权利要求中任一权利要求的测量设备(IO)，其中该多个电触点(50)中的至少一个定位在插头部分(40)内的至少一个孔洞(42)内。
28. 前述权利要求中任一权利要求的测量设备(IO)，其中液体样本(5)是体液样本。
29. 前述权利要求中任一权利要求的测量设备(IO)，其中液体样本(5)是血液样本。
30. 前述权利要求中任一权利要求的测量设备(IO)，其中测量设备适合于测量在液体样本(5)内的锂。
31. 前述权利要求中任一权利要求的测量设备(IO)，还包括温度传感器(80)。
32. 前述权利要求中任一权利要求的测量设备(IO)，包括无源电单元。
33. 前述权利要求中任一权利要求的测量设备(IO)，还包括电接触密封件，用于相对于该多个电触点(50)中的至少之一密封测量表面(20)。
34. 权利要求33的测量设备(IO)，其中电接触密封件由处理单元(200)提供。
35. —种测量样本处理设备(1)，包括权利要求1至34中任一权利要求的测量设备(10)和处理单元(200)。
36. 权利要求35的测量样本处理设备(l)，其中该处理单元(200)具有用于测量表面(20)的第一开口 (210)和用于多个电触点(50)的至少一个第二开口 (220)。
37. 权利要求36的测量样本处理设备(l)，其中该处理单元(200)在尺寸上实质上大于测量设备(10)。
38. 权利要求36或37的测量样本处理设备(l)，其中测量设备(10)的测量部分(40)位于处理单元(200)内部。
39. 权利要求36至38中任一权利要求的测量样本处理设备(1)，其中处理单元包括蒸发密封件(29， 34)。
40. 权利要求36至39中任一权利要求的测量样本处理设备(l)，还包括第三开口(230)，用于将测量设备(10)插入处理单元(200)。
41. 权利要求36至40中的任一权利要求的测量样本处理设备(l)，还包括测量设备锁定机构(214，234)，用于在处理单元(200)内锁定测量设备(10)。
42. 权利要求41的测量样本处理设备(l)，其中该测量设备锁定机构(214,234)是一次性锁定机构。
43. 权利要求41或42的测量样本处理设备(l)，其中该测量设备锁定机构(214,234)是卡扣机构。
44. 权利要求36至43中任一权利要求的测量样本处理设备(l)，其中该测量表面(20)能够实质上由封闭设备(30)隐藏。
45. 权利要求44的测量样本处理设备(l)，还包括在封闭设备(30)和测量表面(20)之间的密封件(34)，用于自周围实质上密封测量表面(20)。
46. 权利要求44或45的测量样本处理设备(l)，其中封闭设备(30)在尺寸上实质上大于测量表面(20)。
47. 权利要求44至46中任一权利要求的测量样本处理设备(l)，其中处理单元(200)和封闭设备(30)在一体中实现。
48. 权利要求44至47中任一权利要求的测量样本处理设备(l)，还包括封闭设备锁定机构(38，238)，用于使用封闭设备(30)隐藏测量表面(20)。
49. 权利要求48的测量样本处理设备(l)，其中封闭设备锁定机构(38,238)是一次性锁定机构。
50. 权利要求48或49的测量样本处理设备(l)，其中封闭设备锁定机构(38,238)是卡扣机构。
51. —种能够与用于评估液体样本(5)的至少一个参数的测量评估设备(100)连接的插座(110)，该插座(100)包括-多个电销针(120)，该多个电销针(120)被设置为与能够安装到该插座上的根据权利要求1至33中任一权利要求的测量设备(10)或者根据权利要求34至48中任一权利要求的测量样本处理设备(1)电接触。
52. 权利要求51的插座(110)，其中将该插座(110)设置在测量评估设备(100)的一
53. 权利要求51或52的插座(110)，其中该电销针包括弹簧触点。
54. —种用于评估液体样本(5)的至少一个参数的测量评估设备(IOO)，该测量评估设备(100)包括根据权利要求51至53中任一权利要求的插座。
55. 权利要求54的测量评估设备，其中该至少一个参数包括锂离子浓度。
56. —种根据权利要求54至55中任一权利要求的测量评估设备(100)和根据权利要求1至34中任一权利要求的测量设备(10)的组合。
57. —种根据权利要求54至55中任一权利要求的测量评估设备(100)和根据权利要求35至50中任一权利要求的测量样本处理设备(1)的组合。
58. —种用于评估液体样本(5)的至少一个参数的方法，包括-将液体样本(5)放置在测量设备(10)的测量表面(20)上，其中该测量设备(10)具有多个电触点(50);-将测量设备(10)插入具有多个电销针(120)的插座(110)，以便该多个电销针(120)中的至少一些与该多个电触点(50)中的至少一些接触；-通过电测量确定至少一个参数。
59. 权利要求58的方法，其中该测量设备(10)是根据权利要求34至49中任一权利要求的测量样本处理设备(1)的一部分。
60. 权利要求58或59的方法，还包括-部分地去除覆盖第一开口 (25)的密封件(34)。
61. 权利要求58至60中任一权利要求的方法，还包括-打开封闭设备(30)。
62. 权利要求58至61中任一权利要求的方法，其中将液体样本(5)放置在测量表面(20)上包括使用定位工具(212)识别第一开口 (25)的位置。
63. 权利要求58至62中任一权利要求的方法，其中液体样本(5)是体液样本。
64. 权利要求58至63中任一权利要求的方法，其中液体样本(5)是血液样本。
65. 权利要求58至64中任一权利要求的方法，其中至少一个参数是锂离子浓度。
66. —种装配用于提取液体样本(5)的测量样本处理设备(1)的方法，包括-使用溶液填充在具有测量表面(10)和插头部分(40)的测量设备(10)内的至少一条通道(60)，该至少一条通道(60)具有在测量表面(20)内的至少一个通道开口 (25);-将测量设备(10)插入处理单元(200)的开口 (210,230)内，以便该测量设备(10)的测量表面(20)是能够访问的；禾口-使用在使用该测量设备(10)之前将要去除的保护层(29,34 ;30)封闭通道开口(25)。
67. 权利要求66的方法，其中在填充至少一条通道(60)之后直接执行将测量设备(10)插入处理单元的开口和封闭该通道开口 (25)。
68. 权利要求66的方法，其中在自潮湿环境中移出测量设备之后立即执行将测量设备(10)插入处理单元的开口和封闭通道开口 (25)。
69. 权利要求66至68中任一权利要求的方法，还包括施加蒸发密封件(29,34)。
70. 权利要求66至69中任一权利要求的方法，还包括施加电接触密封件。
71. 权利要求66至70中任一权利要求的方法，还包括提供用于在施加样本(5)之后隐藏通道开口 (25)的封闭设备(30)。
72. 权利要求66至71中任一权利要求的方法，其中保护层是用于密封第一开口 (25)的密封件(28， 34)。
73. 权利要求66至72中任一权利要求的方法，其中保护层是用于重复密封开口的封闭设备(30)。
全文摘要
用于提取液体样本的测量设备(10)，包括具有用于在使用时与液体表面接触的测量表面(20)的测量部分(15)和具有多个电触点(50)的插头部分(40)，其中该插头部分(40)可安装于测量评估设备(100)的插座(110)上。
文档编号G01N33/49GK101711359SQ200780052977
公开日2010年5月19日 申请日期2007年5月18日 优先权日2007年5月18日
发明者史蒂文·塞尔温·施塔尔, 扬·弗洛里斯, 约翰内斯·乌翁克, 马康·特奥尔多·布洛姆 申请人:麦迪美特控股有限公司