专利名称：用于使血液样品溶血和用于测量其至少一个参数的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于使血液样品溶血(hemolyze)并用于测量其至少一个参数的 设备，该设备包括用于容置血液样品的样品腔室，该样品腔室具有第一侧壁和相对的第二 侧壁；超声器件，用 于在第一和第二侧壁中产生超声波，以便使得设置在第一和第二侧壁之 间的血液样品溶血；和光学测量器件，用于在已溶血的血液样品设置在第一和第二侧壁之 间时测量已溶血的血液样品中的至少一个参数。
背景技术：
使血液样品溶血以便测量其参数是本领域公知的。一种例子可以在US3，972，614 中找到。该文披露的设备具有壳体，该壳体包括用于容置血液样品的管道和用于产生超 声波的一个超声器件。管道包括两个相对的窗口元件，其中的第一个与超声器件接触而第 二个与经弹性悬挂的支持构件接触，该支持构件具有铁砧的形状。当超声器件在该系统中 产生超声波时，超声波直接传递到所述第一窗口并经由壳体和铁砧形件间接传递到另一窗 口。由此，在第二窗口中的超声波不是直接产生在该窗口中的，而是由于铁砧形件的共振响 应造成的。该系统具有的缺点是，仅从样品管道的一侧产生的超声波会引起跨过管道的超 声波不均勻传播以及管道的不可控震荡。这是由于难以将铁砧形件设计为能获得所需的 铁砧形件震荡这一事实以及第二窗口所造成的。不均勻传播和不可控震荡会导致管道的 劣化，甚至最终泄露。由此，管道的使用寿命会显著减少。进而，该现有技术的设备相对较 大，因为仅具有一个超声器件的构造会需要相对较大质量的系统来获得使得血液样品溶血 所必要的震荡频率。减少该系统的质量很可能会使得震荡频率过高而使得样品的溶血化不 足。
发明内容
本发明涉及一种上述类型的设备，其中，该设备中的超声器件包括用于在第一侧 壁中产生超声波的第一超声器件和用于在第二侧壁中产生超声波的第二超声器件。本发明的一个优点是该设备具有超声器件，该超声器件能有效地直接在样品腔室 的第一和第二侧壁中产生超声波，由此建立相对于样品腔室的非常受控的侧壁横向往复运 动。由于可以从两个侧壁控制震荡，所以在系统中自由度数量更有限。由此，更高等级或不 期望出现的共振模式可被避免，且在系统中有更少的部件，而这些部件需要被设计为针对 超声波的单次产生提供特定的响应。进而，从振动的观点看，需要的是具有非常受控的振 动，因为可以由此避免样品腔室以对腔室造成损坏的方式震荡。超声波在一个侧壁中的产 生基本独立于另一侧壁中超声波的产生。虽然不能完全避免在一个侧壁中产生的超声波传 递到另一侧壁，但是相对于在另一侧壁中直接产生的超声波的效果，被传递的超声波的效 果并不显著。在根据本发明的设备中，第一和第二超声器件可独立于彼此操作。进而，根据本发明的设备，相对于现有技术的设备，可以将设备制造得非常小。用于容置血液样品的腔室包括第一和第二侧壁，所述侧壁布置为基本平行并彼此相对，即两个壁彼此面对。腔室的容积可以是在0. 1-20 μ 1的范围，优选是1 μ 1。第一和第二侧壁之间的距离可以是0. 05-0. 3mm，优选是0. 1mm。第一和第二侧壁可以用能让从光学器件发射到样品的光照透过的材料制造。替换 地，侧壁可主要用非透光材料制造，但是让其一个或多个区域能透过光照。透光区域可包括 玻璃材料和/或塑料材料，如聚苯乙烯、PMMA (有机玻璃)、或环状烯烃共聚物(C0C)，优选 是来自 Topas AdvancedPolymers 公司的 Topas0根据本发明的设备的光学测量器件可以适于测量血液样品的至少一个参数。优选 地，该参数是从所说的血氧定量参数中选择的，包括ctHb、s02、FO2Hb、FCOHb、FMetHb、FHHb、 FHbF, ctBil，但诸如P CO2, P 02、cGlu、cUrea、白蛋白和胆固醇这样的参数也可以被确定。 进而，诊断用染料的含量以及患者血液中蛋白质的含量可通过设备的光学器件来确定。光 学测量器件可用于在血液样品的溶血化之前和/或之后确定参数的含量。所说的一些参数 需要血液样品在测量前溶血，其他的需要在之前测量，但是在溶血之后测量可获得更好的 结果。进而，对于一些参数来说需要确定在溶血之前在细胞中有多少含量。这可以通过在 溶血之前和之后都测量参数来确定，因为对一些参数来说细胞中的含量仅在溶血之后才可 测量。在一些情况下，设备可被控制为使得光学测量器件在血液溶血之前和血液溶血之后 操作。光学测量器件包括用于向样品腔室中的样品发出光照的光发射器和用于确定穿过样 品或被样品反射的光量的光检测器。传递到光系统的光照优选地是紫外到红外区域中的， 优选在约400-700nm的范围。光发射器优选是白光LED且检测器是Si检测器。超声器件可布置为邻靠样品腔室的侧壁。替换地，第二超声器件可形成侧壁的一 部分。优选地，第一和第二超声器件适于协同地操作。第一和第二超声器件可适于同时 地操作或彼此独立地操作。在本发明的文字中，术语“协同地”应理解为使得第一和第二超 声器件的工作造成第一和第二侧壁以相同的频率震荡，其中，它们的零值和最大值同时出 现。为了获得最有效的溶血，进一步优选的是，当往复运动时，侧壁沿相反的方向运动，要么 朝向彼此，要么远离彼此。优选地，超声器件操作为在系统中获得20-100kHZ范围的震荡频 率，更优选的是30kHz，其是对血液样品的溶血来说很有效的频率范围。在一个实施例中，超声器件包括分别连接到第一和第二侧壁的第一和第二压电元 件。使用压电元件具有的优点是其使得超声器件的工作非常可控。进而，压电元件相对地 并不昂贵且非常有效。用于与根据本发明的设备一起使用的压电元件优选能相对于所施加 的电势能提供很大的运动。在另一实施例中，第一超声器件包括与第一侧壁接触的第一电极，且第二超声器 件包括与第二侧壁接触第二电极，交流电施加于第一和第二电极，用于在侧壁中产生超声 波。当两个电极通过AC电压产生器连接时，施加在电极上的电压导致侧壁往复运动。侧壁 的震荡频率通过施加在电极上的电势的频率来决定，且震荡幅度通过电势来决定。优选地，超声器件工作l_5s，更优选的是2s。当操作超声器件时，来自侧壁往复运 动的一些能量将作为热量传递到样品，且应确保操作时间足够短以避免样品过热，这种过 热会导致样品本性改变。在优选实施例中，第一和第二侧壁以及第一和第二超声器件对称布置在样品腔室 周围。这种构造的一个优点是其更易于获得侧壁的对称往复运动。如上所述的具有两个电极的超声器件的实施例就是一例。当施加经选择的AC电势时，可以获得的侧壁震荡使得样 品腔室处于震荡的节点(nodalpoint)，这导致侧壁朝向彼此或远离彼此往复运动。样品腔室的侧壁可以制造为一件元件或它们可以用分开的元件制造。在一些情 况，会需要用一件元件形成样品腔室，以避免许多制造步骤；在其他情况下，用独立的元件 形成腔室比较有利，由此能按对强度、环境密封性等的需要来选择不同元件。为了增加往复运动质量的惯性，设备可包括第一和第二质量元件，所述元件分别 耦联到第一和第二超声器件。增加往复运动质量的一个优点是可以获得更一致的往复运 动。一个或多个质量元件可包括任何材料，只要元件的质量能被调整为能获得超声波的所 需震荡频率即可。为了获得紧凑的系统，优选的是，光学系统的光度测定发射器位于第一质量元件 中且光度测定检测器位于第二质量元件中。在优选实施例中，设备进一步包括壳体，该壳体容置样品腔室和第一和第二超声 器件，其中，第一和第二质量元件每一个具有一个或多个弹性元件，所述弹性元件弹性地将 每个质量元件固定到壳体。弹性元件允许质量元件与超声器件一起往复运动，但是限制质 量元件的运动。弹性元件可以形成质量元件的一部分。作为例子，至少一个质量元件可包括从质 量元件的外表面延伸的凸缘形式的弹性元件。一个或多个质量元件可包括多个弹性元件。 在一个实施例中，每个质量元件包括两个弹性元件，每个弹性元件是从质量元件径向延伸 的凸缘形式。通过设置至少两个弹性元件，质量元件可在两个位置悬挂起来，即在相对于应 做的往复运动方向的两端处，由此避免质量元件沿其他方向运动。在优选实施例中，经由弹 性元件悬挂在壳体中可使得样品腔室的侧壁抵靠彼此扭曲。优选地，质量元件用铝或铍铜制造并具有I-IOg的重量，优选的是每个6g。
将参见附图对本发明进行描述，其中；图1显示了根据本发明的设备的截面的等轴视图，图2显示了用于容置血液样品的腔室的截面图，和图3显示了根据本发明的设备的截面图。
具体实施例方式
图1和3显示了用于使得血液样品溶血和用于测量其至少一个参数的设备100。 设备100被容置在被端部部件150、152所封闭的壳体130中。该壳体约30mm长、20mm宽。 设备100包括用于容置血液样品的腔室102，见图2。腔室102通过第一侧壁104和第二侧 壁106限定，见图2。两个侧壁104、106用玻璃制造并具有2mm的厚度。侧壁之间的距离是 约0. 1mm。腔室102包括入口 112，血液样品通过该入口传送到腔室102，如箭头114所示。 此外，腔室102限定出出口 116，容置在腔室102中的血液样品通过该出口传送出腔室102， 如箭头118所示。入口 112和出口 116额外地用于冲洗腔室102，以便在去除血液样品之后 清理腔室。泵(未示出)可设置为用于将任何样品和其他流体泵送到腔室102中或从腔室 102泵出。样品腔室具有约Iy 1的容积。
设备100还包括第一超声器件120和第二超声器件122，二者都是压电元件的形 式。第一超声器件120的一侧邻靠第一侧壁104，以使得由第一超声器件120造成的超声振 动传递到第一侧壁104。相应地，第二超声器件122邻靠第二侧壁106，将超声振动传递到 该第二侧壁。可以理解，这种振动被传递到容置在腔室102中的血液样品。在第一超声器件120的相对侧上，将第一质量元件124设置为邻靠第一超声器件 120。由于这种邻靠，第一超声器件120的启动会导致第一质量元件124运动。第一质量元 件124被设置为能增在使用设备过程中做往复运动的质量。第一质量元件124被近端弹性 元件126和远端弹性元件128所悬挂。每个弹性元件126、128设置为是从第一质量元件124 径向延伸的凸缘的形式。应理解，凸缘可以是附接到第一质量元件124的分离元件。替换 地，凸缘126、128形成第一质量元件124的一部分。在后一实施例中，质量元件124和凸缘 126、128可以限定为单体元件，即一个元件，在凸缘126、128和质量元件124之间没有过渡 接缝。凸缘126、128适于邻靠壳体130的壁。由于壳体130中的容置和凸 缘126、128的 形状，质量元件124主要相对于样品腔室120的延伸部横向运动，即沿图3中的线c运动。 基本上由于凸缘126、128与壳体130之间的邻靠而防止沿横向于线c的方向的运动。类似于第一质量元件124，第二质量元件132设置为邻靠第二超声器件122。进而， 第二质量元件132包括近端弹性元件134和远端弹性元件136，二者迫使第二质量元件132 与第二超声器件122邻靠。进而，近端弹性元件134和远端弹性元件136将第二质量元件 132保持在设备100的壳体130中。每个质量元件124、132用铍铜制造且具有约6g的重 量。每个质量元件124、132限定出用于容置测量器件的空腔，测量器件在附图的实施 例中包括发光器142和连接到光检测器(未示出)的光纤144。发光器142是白色LED，发 出具有约400-700nm范围波长的光且检测器是Si检测器。当血液样品被执行测量时，样品被传送到样品腔室102中。随后，压电元件120、 122以约30kHz的频率工作约2s，由此产生侧壁104、106的震荡。这种震荡被传递到腔室 102中的样品，该样品随后被溶血。在溶血后，发光器142工作且该光照被传送穿过样品腔 室102中的约0. 1 μ 1的样品。该光照随后经由光纤144传递到检测器且被检测的信号被 转换为代表样品的所需参数含量(content)的值。
权利要求
1.一种用于使血液样品溶血并用于测量其至少一个参数的设备，该设备包括样品腔室，用于容置血液样品，该样品腔室具有第一侧壁和相对的第二侧壁；超声器件，用于在第一和第二侧壁中产生超声波，以便使得设置在第一和第二侧壁之 间的血液样品溶血；和光学测量器件，用于在已溶血的血液样品设置在第一和第二侧壁之间时测量已溶血的 血液样品的至少一个参数，其特征在于该超声器件包括用于在第一侧壁中产生超声波的第一超声器件和用于在第二侧壁中 产生超声波的第二超声器件。
2.如权利要求1所述的设备，其中，第一和第二超声器件适于协同地操作。
3.如权利要求1或2所述的设备，其中，每个超声器件包括压电元件。
4.如权利要求1或2所述的设备，其中，第一超声器件包括与第一侧壁接触的第一电 极，且第二超声器件包括与第二侧壁接触的第二电极，对第一和第二电极施加交流电以在 所述侧壁中产生超声波。
5.如前述任意权利要求所述设备，其中，第一和第二侧壁以及第一和第二超声器件对 称设置在样品腔室周围。
6.如前述任意权利要求所述设备，其中，样品腔室的侧壁是独立的元件。
7.如权利要求1-5中任一项所述的设备，其中，样品腔室的侧壁被制成一件元件。
8.如前述任意权利要求所述的设备，其中，第一超声器件包括第一质量元件，且第二超 声器件包括第二质量元件。
9.如权利要求8所述的设备，其中，光学测量器件包括定位在第一质量元件中的光度 测定发光器和定位在第二质量元件中的光度测定检测器。
10.如权利要求8或9所述的设备，还包括壳体，该壳体容置样品腔室以及第一和第二 超声器件，其中，第一和第二质量元件每一个具有一个或多个弹性元件，所述弹性元件弹性 地将每个质量元件固定到壳体。
全文摘要
一种设备(100)，用于使血液样品溶血并用于测量其参数，包括用于容置血液样品的样品腔室(102)，样品腔室具有第一侧壁(104)和相对的第二侧壁(106)。该设备还包括超声器件(120、122)，用于在第一和第二侧壁中产生超声波，以便使得设置在第一和第二侧壁之间的血液样品溶血。进而，该设备包括光学测量器件(142、144)，用于在溶血的血液样品设置在第一和第二侧壁之间时测量已溶血的血液样品的至少一个参数。设备的超声器件包括用于在第一侧壁中产生超声波的第一超声器件(120)和用于在第二侧壁中产生超声波的第二超声器件(122)。
文档编号G01N33/49GK102099679SQ200980127762
公开日2011年6月15日 申请日期2009年7月10日 优先权日2008年7月16日
发明者索伦·C·克罗 申请人:雷迪奥米特医学公司