具有刺血器和测试腔的分析辅助机构的制作方法

专利名称：具有刺血器和测试腔的分析辅助机构的制作方法
具有刺血器和测试腔的分析辅助机构本发明涉及一种分析辅助机构，它包括消毒保护的刺血器和分析测 试腔。此外本发明还涉及一种用于制造这种分析辅助机构的方法。在临床诊断中对血样的测试能早期和可靠地识别病理状态，以及对 身体状态进行有针对性的和有根据的控制。获取待检查个体的血样始终 是血液医疗诊断的前提。在过去为了进行分析在诊所或住地医生处常常 通过静脉穿刺获取待检查人员的多个毫升的血液，以进行多个试验室试 验，而如今对于针对单个参数进行的单个分析，常常是采取很少的不足 一微升的血样就够用了。如此少许血量无需费事和有疼痛的静脉穿刺。 在此为了取得血样，通过借助一种消毒的和锋利的刺血器穿刺待查人员 的皮肤，例如手指肚或者耳垂，就足以能取得用于分析的少许几微升或 者更少的血样。若在取血之后能立即对血样进行分析则这种方法特别合 适。主要是在所谓的"家庭监测，，这个领域里，也就是说非医疗专业人 员自己进行简单的血液分析，并且在家里由糖尿病患者为了控制血糖浓 度每天定期地进行多次取血，提供刺血器和与此适配的设备(所谓的采 血仪、血液采血装置或者一 如同下面所述的-穿刺辅助才几构)，这些装 置使得无痛的且可重复地取血成为可能。此外，使用这些带有穿刺辅助 机构的刺血器还应在穿刺自己身体时降低心理难度。这一点特别是对于 患有糖尿病并且定期要进行血糖检查的儿童来说特别重要。作为刺血器和穿刺辅助机构的实例，市场上可买到的设备(穿刺辅助才几构)是拜尔乂>司(Bayer AG )的Glucolet和Roche Diagnostics 7〉司 的Softclix。这种刺血器和设备(穿刺辅助机构)例如是WO-A 98/48695、 EP-A 0 565 970、 US4,442,836或者US 5,554,166的主题。如今自己动手确定血糖(所谓的"家庭监测，，)在糖尿病控制中已 成为世界普遍采用的方法。现有技术中的血糖仪，例如(Roche Diagnostics 7>司的)Accu画Chek Sensor由测量i殳备构成，测试元件(测 试条、传感器)插入到该测量设备中。这个测试条和血滴接触。该血滴 是在此之前借助穿刺辅助机构从手指肚或者另一身体部位取得的。大量 的系统部件(刺血器、穿刺辅助机构、测试条和测量设备)需要许多空间，并且造成比较复杂的操作。其中也有集成度较高的系统，因此操作比4支简单。例如(Roche Diagnostics公司的)Accu Chek Compact、 ( Bayer Diagnostics 乂>司的)Glucometer Dex以及(Medisense ,i^司的)Sift陽Sense就属于此。在前述头两个系统中将测试条存放在测量设备中，用于测试 使用。实现微型化的下一步骤是，将多个功能或者多个功能部件组合到唯 一的一个分析辅助机构(Disposable)中。通过将穿刺过程和在测试条 上的传感式浓度分析检测合适地进行组合，例如可明显地简化才喿作流 程。在这方面在现有技术中具有下述实例EP-B 0 199 484 (Audio Bionics)描述了一种分析辅助冲几构 ("Disposable",缩写为Dispo),它具有集成的刺血器，它是在设备 中实现的(请参见图9 )。通过专门的弹簧刺血器机构("spring-mounted Lance means")在刺入之后刺血器又重新拉回。分析辅助机构包含所谓 的棉芯机构("Wick means"),通过该棉芯机构将试样液体从身体表 面引导到分析区域，即光学分析的测试区。在US 6,143,164 (E. Heller & Comp.)中描述了一种方法。在该方 法中(例如通过小穿刺或者切割皮肤)产生身体开口，紧接着将体液输 送到传感器中，在该传感器中对分析物的存在情况进行测试。为此US 6,143,164公开了 一种分析辅助机构。在这个分析辅助机构中将采血装置 设置在传感器测试条上。例如又是通过"棉芯方法，，或者也通过毛细血 间隙/通道将，试样液体从身体开口输送到传感器的本来的检测元件上。US 4,627,445描述了一种集成的系统。该系统只具有一个开口，既 用于刺血器伸出，也用于将血吸收到仪器中。然而在这个发明中却没有 使用将刺血器尖端和开口封闭的无菌保护措施。此外，测试元件的集成导致为刺血器研制出新的保护部件。因为在 集成的系统中刺血器的使用与手动刺血器的操作流程不同，所以必须找 到一种既能保持刺血器无菌，但又能随时提供使用的可能方案。在集成 的系统中不再需要像通常的手动刺血器那样，无需在使用前由使用者先 取下无菌保护装置。在这方面现有技术具有下述方案US 2003153939描述了一种用于刺血器或者其刺血器尖端的保护机 构。该保持机构直到穿刺过程前使尖端保持无菌，并且接着负责卫生地 保存。在穿刺过程中该保护机构被刺穿，并且在穿刺过程之后刺血器重新被保护体包围，这样通过使用刺血器不会形成污染环境的脏物。US 2003050573涉及集成系统中的一种刺血器保护装置。该保护装 置直到穿刺过程前都使刺血器尖端保持无菌。在这种情况中无菌的刺血 器从出口中出来。这个出口在位置上与收取血样的开口是分开的。已公开的分析辅助机构的缺点是下述不同功能缺乏组合，如刺血器 的无菌保护、测试腔的无菌保护、血样的输送尽可能行程短并且患者不 必参与。这样，虽然有了一些单个方面的方案，但是却没有包括所有这 些要求的组合方案。例如在现有技术中在密闭壳体开口时密闭材料被穿 透。并且因为密闭材料不可移动，所以必须产生附加的开口，以接收血 样。这样对于使用无菌保护措施来工作的集成系统来说就需要有复杂的 结构。这个复杂的结构规定刺穿过程和血样接收在空间上要分开，这样 就迫使患者要主动地参与到取血过程中。这意味着舒适性方面的很大损 失，并且对于视力差的患者来说造成很大困难。因此本发明的任务是消除现有技术的这些缺点。特别是本发明的任 务是提供没有现有技术缺点的分析辅助机构(或者它的同义词叫做 "Disposibles，，,缩写"Dispos，，)。特别是应该确保在刺血器和测试 元件组合的同时，通过根据本发明的分析辅助机构保证在使用期间的刺 血器的无菌性。其中还应保证待分析的液体/人分析辅助机构开口到测试 元件的尽可能短的行程。对于患者来说这个系统具有高的操作舒适性， 其中，患者在穿刺之后不必再操心取血。此外根据本发明的任务还有提供一种具有刺血器的分析辅助机构。 在这些辅助机构中至少将刺血器针尖在未使用状态时直到使用前都是 无菌保存，也就是说消毒保存，并且在使用状态时也能卫生地保存。理 想状态是无需使用者为了卫生地保存它们而采取单独的措施就完成此 任务。此外，可防止使用者用刺血器，特别是用已使用过的刺血器无意 地刺伤自己。此外，也可以简化从取血部位到血液化验部位的血样输送。这些任务通过本发明在独立权利要求中所述的主题得以完成。优选的实施方式是从属权利要求的主题。本发明的第一主题是一种分析辅助机构，它包含有刺血器，该刺血 器具有带有尖端和保护罩的刺血器针，作为优选的组成部件。所述保护罩至少在尖端的范围中完全地包围刺血器针。在这种情况中刺血器针可相对于保护罩移动。其中，保护罩可由不同材料构成，这些材料是可刺 穿的，并且刺血器针的尖端可以嵌入到该材料中去。此外该分析辅助机 构还包括分析测试元件，它由腔室构成。该腔室包括具有试剂系统的检 测元件。这个腔室具有开口。在穿刺过程中刺血器移动穿过开口。这个 开口通过刺血器针的保护罩封闭。根据本发明的方案优选地由微型化的分析辅助机构构成。其中三个 功能，即穿刺、从穿刺产生的伤口到测试元件的血样的输送以及分析物 的检测都综合在一个实体内。根据本发明的分析辅助机构的基体是由 一种硬的塑料体构成，优选 地具有腔室，该塑料体的外部形状相应地和封闭壳体开口的目的相适 配。在这种塑料中是如此地嵌入刺血器针的，即它的尖端优选地不超出 基体的前棱边。因此这个基体也可叫做保护罩。在优选的实施方式中基 体有接片。这些接片用于将针固定在基体中和在穿刺过程中用于导引。 然而优选地针的主要部分不和基体连接，以减小穿刺运动的摩擦力。优 选地使针和保护罩的接触面积最小化，并且适当地进行预处理，例如进 行硅化。分析辅助机构由壳体组成。在这个壳体中设置有带有保护罩的刺血 器针和测试元件。可有选择地在电化学测量时在测试腔中设置至少 一个 电极。在优选的实施方式中壳体由两个壳体部件构成。这些壳体部件可 通过压铸法由不同的塑料制成。对于聚合物可以选择聚酯、聚碳酸酯、 聚氯乙烯、有机玻璃、共聚酯以及它们的混合物，且不仅限于此。在光 学分析测试元件的情况下，壳体的 一部分是由透明材料构成。根据本发明的刺血器是为 一 次性使用设计的，因此可以叫做 一 次性 刺血器或者抛弃式刺血器。本发明的刺血器包含具有尖端的针(刺血器针)。这个针通常有几个毫米(mm)至几个厘米(cm)的长度，并且 具有细长的形状。典型地这种针具有圆柱形的形状，因为这种针的形状 可特别好制造。然而也可不同造型的针的形状。针的尖端区域包含针尖。 当按照规定使用刺血器时该针尖刺入到组织中。因此刺血器针的尖端是 刺血器的一部分，是它和待穿刺个体的皮肤接触，并且在必要时划伤皮 肤，并且如此地引起体液，特别是血液，或者组织间隙的液体流出。 刺血器针的尖端例如可以是旋转对称的，如通常在大头针中的情况7一样。然而如果在针尖上设置一个或者多个打磨部位证明是有利的。在 这种情况中所出现的向针的纵轴线倾斜的朝着尖端延伸的棱边，在穿刺 时用作锋利的刀刃，并且使得穿刺过程变得比没有打磨的针更少疼痛。根据本发明的刺血器的刺血器针是由 一种足够坚硬的材料制成，以 克服在穿刺过程中，在加工步骤中的机械应力或者其它可能出现的应力 而不变形。此外必须努力使得该材料在穿刺过程中不得折断成小颗粒或 者剥落。最后针的材料也应可如此加工，即针尖足够的尖，针尖的棱边 也能磨得足够的锋利。适合用作刺血器针的材料主要是金属，在金属中 特别是优质钢。若放弃刺血器用作液位计和配对电极的特性，则也可设 想针由硅、陶资或者塑料构成。特别优选地是优质钢针。根据本发明在实施例中，至少根据本发明的刺血器的刺血器针的尖 端被保护罩包围。其中主要的是保护罩在刺血器针的尖端范围中由一种 刺血器尖端可穿透的材料构成。若保护罩由一种弹性材料制成，则该保 护罩优选地完全地包围刺血器尖端。这样刺血器尖端与外界环境隔绝。性材料的优点:于、，、^软、^可变形:可被刺""血器;十用它的尖端穿透,、并 且不会伤害尖端。当保护罩为非弹性时优选地刺血器尖端如此地被保护 罩包围，即在刺血器尖端和保护罩壁之间存在空腔。其中保护罩材料的 壁厚是如此设计的，即在穿刺时在此也不出现刺血器尖端的打磨棱边的 变形和磨损。在穿刺过程中刺血器针沿着它的纵轴线相对于保护罩运动，并且用 它的尖端穿过保护罩从壳体中出来，以便为了取血能刺入到待检测的个 人的皮肤中。保护罩的完全包封刺血器针的尖端的弹性材料保证在使用刺血器 针尖之前，优选地直到直接使用之前的无菌性。因此弹性材料在刺血器 针处于未使用状态时对于病源菌的侵入或者泄漏是病菌密闭的。此外弹 性材料还是对刺血器针尖的 一种机械保护，并且因此防止对刺血器针尖 的无意的损害。适合于制造本发明的保护罩的弹性材料有橡胶、生胶、硅、弹性体、特别是热塑性的弹性体。这些材料具有用于本发明的基本特性它的柔 软、可变形、易于被刺血器针穿刺，同时又不损伤尖端，并且密封地包 围着未被使用的刺血器针尖。此外，这些材料还适合用于大批量生产刺血器的压4^工艺。热塑性的弹性体，也叫做弹性塑料或者热塑料或者热塑性的生胶， 其理想状态是具有弹性体的使用特性和热塑料的加工特性的组合。这些热塑性的弹性体例如是苯乙烯-寡嵌段(Oligoblock)-共聚物(所谓 的TPE-S)、热塑性的聚烯烃(TPE-O)、热塑性聚氨酯(TPE-u)、热 塑性共聚多酯(TPE)和热塑性共聚酰胺(TPE-A)。特别是例如以苯 乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯聚合物为基础的热塑性弹性体(SEBS聚合 物,例如Evode Plastics公司的Evoprene, 或者Gummiwerk Kraiburg公 司的ThermolastK)证明是适合的弹性体。在穿刺过程中刺血器针相对于保护罩作运动。在这种情况中优选地 保护罩被穿刺辅助机构或者穿刺设备固定在它的位置中。刺血器针为了 它的驱动可以特别地成形。例如它可在它的与尖端对置的端部具有针 头，或者除了包围着尖端的保护罩以外还具有另一刺血器体或者刺血器 固定件，它们可以纟皮穿刺辅助机构的驱动元件抓取。针或者附加的刺血 器固定件可以以合适方式和穿刺仪(穿刺辅助机构)中的相应的驱动装 置交替作用。通常将这些机构叫做针的驱动装置。这样一些驱动装置对 于专业技术人员来说足够熟悉的，例如可从专利申请US 6,783,537 Bl 或者EP 1 336 375中得知。为了提高弹性材料的稳定性可将这种弹性材料和刚性材料，例如一 种刚性的塑料相连接。这种弹性材料例如可在它的与刺血器针的尖端相 接触的外侧面用一层刚性材料，例如一种刚性塑料稳固起来。也可以仅 在刺血器针尖的区域中用弹性材料制造刺血器的保护机构，然而在其它 部位则用常规的刚性塑料制造刺血器的包封。在这种情况中弹性材料和 刚性材料可彼此粘接，或者通过压铸工艺，例如一种双组件压铸工艺彼 此连接。在这种情况中刺血器包封的刚性材料的职责是在穿刺过程中负 责弹性材料的机械稳定性，并且在通过穿刺辅助机构进行穿刺的过程中 使保护罩的弹性部分的固定更加容易。刚性材料也可以是测试元件的一 部分，例如毛细间隙测试元件的一部分，如在WO 99/29429中所描述的。 在另一实施方式中整个保护罩可由刚性料材料制成。在穿刺过程中患者和保护罩不接触，或者仅部分地接触。而是患者 将他的手指放在壳体的开口上，这个开口优选不是设置在驱动器的以及 分析辅助机构和测量设备的耦合部的那侧。当手指放好后患者可以开动机构，这个机构促使刺血器从静止状态进入到动作状态，并且又返回到 静止状态。在这种情况中刺血器以其远体端部，也就是以其尖端短时间地通过 开口从壳体中运动出来。在它回到壳体的过程中该刺血器借助于耦接在 该刺血器体上或者和它连接的抓取装置将在将穿刺过程中还保留在壳 体中的保护罩一起拉回。根据本发明按照下述方式实现血从伤口 /刺血器的穿刺部位到检测部位的输送优选地血的输送无需根据本发明的分析辅助机构的使用者 亲自动手就可近乎"自动"地完成。为此目的分析辅助机构可以具有用 于输送试样液体的机构。优选地这些装置可以设计成在刚性基体中的起 毛细管作用的例如间隙或者通道，或者设计成有吸附能力的母体材料。 也可将这两个基本方法进行组合，例如首先通过毛细通道对血液进行导 引，并且被有吸附能力的母体材料吸收，然后输送到测试腔中。事实证明特别是有吸附能力的毛毡、纸、棉芯或者织物适合用作按 照本发明意义的有吸附能力的母体材料。在优选的方案中分析辅助机构的基体，优选测试腔，具有用于液样 输送的机构。这个机构可以是有吸附能力且通入到该腔室的棉芯 (Docht),或者优选地是成型的毛细间隙。该空隙同时也用作刺血器 的出口。通过这一措施达到在接收血液时分析辅助机构不必移动。入口 的几何形状是如此设计的，即使得所形成的血滴尽可能易于接收并且注 入，例如设计成漏斗或者切口。然后毛细作用是用于吸入所需的血量。 这个血量明显地可低于1微升。血液在此路径上进入腔室中通往检测区， 并且在那里和测试检测试剂起作用，其中，产生可分析的电信号，或者 一种颜色改变。毛细间隙可以是在浇注时成形到塑料中，或者事后再置 入到塑料体中的，例如压制或者铣削的。特别优选的是通过下述措施达 到试滴吸入到毛细通道中，即将通过凹口外露的表面亲水化，并且至少 沿毛细的输送通道方向直接邻接于表面活性的区域。在这方面，亲水的表面是吸水的表面。水样的试样，其中也包括血， 很好地分布在这些表面上。此外，这些表面的特点在于，在界面上水滴 在其上形成尖锐的边缘一或者接触角。相反地在疏水的，也就是拒水的 表面上，在水滴和表面之间的界面上形成一种钝角的边缘角。毛细管的 吸收液体的这种特性源自具有液体的通道表面的浸润性。这对于水样试样来说，这意味着毛细管应由这种材料制成，即它的表面张力接近水的表面张力(72mN/m),或者超过这个数值。用于制造能快速吸收水样的试样的毛细管的且具有足够亲水的材 料例如是玻璃、金属或者陶瓷。然而这些材料不适合用作测试载体，因 为它们有几个严重的缺点。例如玻璃或者陶瓷有破碎的危险，或者在使 用大量的金属时随着时间其表面特性会发生变化。因此通常在制造测试 元件时使用的是塑料薄膜或者塑料成形件。在这种情况中所采用的塑料 通常不超过45mN/m的表面张力。即使是使用相对而言最亲水的塑料， 例如有机玻璃(PMMA)或者聚酰胺(PA)也只能入通常那样形成吸收 非常慢的毛细管。由疏水塑料例如聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)或者 聚乙烯(PE)制成的毛细管基本不吸收水样的试样。这样就必须将用于 测试元件的结构材料的塑料以亲水方式构造表面活性的通道，也就是亲 水化。通过下述措施可以理想的方式达到毛细通道表面的亲水化，即在其 生产时使用一种亲水材料，然而这种材料并不能吸收，或者基本不能吸 收试样液体本身。对于不是这样的地方，可以使疏水的，或者只很少亲 水的表面通过以 一种稳定的、相对于试样材料为惰性的亲水层进行合适 的涂覆来实现亲水化，例如通过将光化反应形成的亲水聚合物共价化合 到塑料表面上，通过涂覆含有湿润剂的涂层，或者通过借助溶胶-凝胶 (Sol-Gel)工艺用纳米复合材料对表面进行涂覆。此外还可以通过对表 面进行热处理、物理的或者化学的处理来达到提高其亲水性。例如对表 面进行等离子体处理也属其中。这例如可借助高能氧或者另一些极化作 用的介质实现。特别优选的是通过使用薄层氧化的铝达到亲水化。这些薄层或者是 直接涂覆到测试元件的所希望的结构部件上，例如通过对带有金属铝的 工件进行真空蒸发并接着对金属进行氧化，或者是以金属薄膜或者金属 涂层的塑料薄膜的形式构造测试载体，为了取得所希望的亲水化对它们 也必须进行氧化。在这种情况中1至500nm的金属层厚就足够了。紧接 着为了形成氧化的形式必须对金属层进行氧化，其中，除了电化学的阳 极氧化外，特别在当前的水蒸汽或者通过水煮的氧化，证明是特别合适 的方法。如此取得的氧化层的厚度按照方法的不同分别在0.1和500nm 之间，优选地在10和100nm之间。虽然无论是金属层还是氧化层原理上讲实际上可实现更大的层厚，但是这样做没有其它有利的作用。在优选的实施方式中根据本发明的分析测试元件的检测元件包括 所有在试样中用于目的分析物的检测反应所必需的试剂和必要时的辅 助剂。所述检测元件可以只包含试剂或者辅助剂的一部分。这些试剂和 辅助剂对于熟悉分析测试元件和诊断测试载体的技术人员来说是^f艮熟 悉的。对于应进行酶检测的分析物来说，在检测元件中例如包括酶、酶 基质、指示剂、緩冲盐、惰性填充剂和类似物等。检测元件可以为单层 结构或者多层结构，在必要时可以包括惰性载体，它优选地设置检测元 件的不和试样接触的那侧上。对于一种特别优选的情况，即检测反应导 致一种可)C测到的颜色变化，其中在这方面颜色的变化既可以理解为颜 色的出现也可以理解为颜色的消失，这时必须保证通过采取适当的措施 使载体允许对检测反应进行视觉或者光学的观察。为此检测元件的载体 材料本身可以是透明的，例如是一种透明的塑料薄膜，例如聚碳酸脂薄 膜，或者在检测侧面具有透明的凹口。除了导致颜色变化的这些检测反 应以外，技术人员还知道另外一些利用已说明的测试元件能实现的检测 原理，例如电化学传感器。在对分析物进行电化学检测时，在测试腔中设置至少一个电极。这 个电极通过分析辅助机构上的触点和测量设备连接。在这种情况中刺血 器可以用作第二电极。这个刺血器优选地通过弹簧触点与测量设备连 接。但是也可以是刺血器的刚硬触点和测量设备连接。这种测量既可用 直流电也可用交流电进行。此外还有一种可能性，即将刺血器用作液位 控制器。这也可通过弹簧触点成为可能。在使用刺血器之后这个弹簧触 点使得该刺血器和测量设备连接起来，并且当刺血器和进入的液体接触 时电流强度或者电压发生变化。测试腔既包括具有保护罩的刺血器尖端以及所需的检测用的检测 试剂和在电化学检测时用的电极。该测试腔在其尺寸上是如此设计的， 即需要测试液的最小容积。理想状态是在lpl以下。为了通过出口将液 体最佳地输送到测试腔，优选地采用亲水材料制造测试腔。测试腔可以具有不同的形状。这样该腔室可以是正方体或者长方 体。该腔室也可以成圆的或者椭圆半球体。该腔室具有至少一个开口。 在动作时刺血器通过该开口出来。在使用前的静止状态中这个开口通过包围着刺血器尖端的保护罩封闭起来。在刺血器起动以后需要给腔室进一步地通气，以取得进入到腔室中的毛细作用。这点可通过该腔室的第 二开口得到保证，或者通过设置在刺血器固定件中的通气孔完成。这个 刺血器固定件在使用刺血器之前通过薄膜或其它的密闭件来封闭。该腔 室的几何形状和容积与在腔室中的电极的数量有关。电极的数量是按照 辅助机构的使用方式确定的。用于电化学分析在测试腔中设置至少 一 个 电极，其中，刺血器可以用作配对电极或者参考电极。也可补充其它的 电极。通过添加其它一些电极可彼此无关地确定一个以上的分析物。在 这些分析物中例如可以是血液的组成成分如胆固醇、甘油三脂、凝血因子和其它的血液参数。该腔室的容积在100nl和1000nl之间，但是当采 用多个电极时其容积也可更大些。在优选的实施方式中其容积在300nl 和600nl之间，特别优选地在500nl。电极以及它们的触点由能导电的材 料，如导电的塑料或者金属构成。在将刺血器用作电极时无论是电极和 它们的触点还是刺血器都可由导电材料构成，例如铝、铅、铁、镓、金、 铟、铱、碳(如石墨)、钴、铜、镁、镍、铌、锇、把、柏、汞(用作 汞合金)、铼、铑、硒、硅(如高添加的多晶硅)、银、钽、钛、铀、 钒、鵠、锡、锌、锆、它们的混合物或者它们的合金，所列元素的氧化 物或者金属混合物。优选地触点和电极包含有金、賴、把、铟，或者这 些金属的混合物或者合金。在这种情况中接触点可由不同于电极的材料 构成。同样，刺血器尖端也可具有不同于刺血器体的剩余部分的组成成 分。在优选的实施方式中将银/银卣化物电极用作参考电极，以及将(例 如丝网印刷的)石墨电极用作工件电极。在光学检测测试腔中的化学转化时，设备的壳体具有至少一个光学 透明的壳体壁。该透明的壳体壁或者是设置在测试试剂的下面或者是上 面。若是仅进行光学测量则在测试腔中不需设置电极。也可将电化学测 量和光学测量结合起来。在进行光学检测时将光线对准测试区。按照反 射或者透射可测量到该测试区和液体的交互作用。当采用透射测量方法 时无论是在入射一侧还是在检测一侧都采用的是一种光学透明的壳体 壁。4全测元件是测试元件的组成部件且包含有检测试剂，在光学4企测时， 该才企测元件固定在测试腔的透明的表面上。当测试液体和才企测元件中的 测试试剂发生反应时光学特征发生变化，这种变化借助一种光学^t块可 以检测到。这种光学模块可以是光电传感器，或者是光电倍增器，或者 是现有技术已公开的一种光学传感器单元。辐射源也可以是现有技术已公开的一种辐射源。在采用光学测量方法时也可将拉回的刺血器用作液 位测量计。用于保护罩的拉回和/或另一密封件的拉回的抓取装置可以具有不 同的实施方式。本发明的实施方式是在刺血器体的适当部位上对刺血器 表面进行打毛。通过这一措施当这个打毛的表面和密封体接触时产生足 够的摩擦作用，这样，当刺血器拉回时密封体就仍然附着在它的上面。根据本发明的第二实施方式是一种抓钩。该抓钩又可以具有不同的 实施方式。其原理是当刺血器最大伸出时，密封体钩在刺血器体的倒钩 上，这样该密封体就和刺血器一起拉回来。在这种情况中抓钩也可由一 种刷毛形的成型物或者由刺血器的钩构成。这些钩子将它们的方向对准 刺血器的近体端部。这些钩子可以由不同的，优选地不可变形的材料构 成，如金属、陶瓷或者聚合物，优选地由金属构成。抓取装置的另 一种实施方式是一种可在密封体上移动，并且包围着 该密封体的抓钩。通过包围住密封体，当刺血器起动以后重新返回时引 起密封件的返回。这个抓钩通过固定件和刺血器体连接。该抓钩具有至 少一个臂，这个臂朝刺血器尖端方向延伸，并且在远体端部配设钩子。 当刺血器最大偏移时该钩子巻起罩住密封体。为了可靠地抓取这些密封 件，选择优选地设置有至少两个臂的实施方案。设置的密封件拉回到壳体中。通过拉回的密封件既将出口也将用于测试 腔通气的其他开口打开。对测试腔的这种密封是为了在存储时防止电极 和测试试剂被污染。此外保护罩防止患者无意地和刺血器过早的接触。通常根据本发明的分析辅助机构的功能说明如下1. 将分析辅助机构插入到(血糖)测量设备的容纳装置中，并且和 它固定。对于盒装的分析辅助机构来说将分析辅助机构的仓盒置入到测 量设备中。2. 张紧穿刺单元的驱动机构，并且耦接到分析辅助机构的驱动装置上。3. 当将分析辅助机构固定到测量设备上时，分析辅助机构的触点和 测量设备中的电源接触。4. 使用者用手指或者用要进行测量的身体部位去接触分析辅助机 构的开口 。5. 在触发穿刺过程时针向前移动，并且在这种情况中从开口以高速 穿过保护罩。整个穿刺过程在不到几毫秒的范围内完成。6. 在完成穿刺皮肤之后将针重新拉回。在这种情况中设置在刺血器 上的抓取装置将保护罩和在必要时将其他密封件一起拉回。在必要时也 将驱动器脱耦。a)当把刺血器用作配对电极时，该刺血器和附加的弹簧触点连接。 这个弹簧触点可集成到驱动单元中。7. (此外)使用者在其容纳装置上接触辅助机构的开口，这样吸入 口(例如毛细管)就可吸收血滴。8. 通过用于试样液体输送的机构的吸入作用，将分析辅助机构中的 血液输送到测试腔的部位中，在该部位中设置有具有冲企测元件的测试元 件。9. 在测试元件中待检测的血液成分和检测试剂发生反应。例如借助 光度测量或者电化学检测出这个反应。10. 从电子数据中计算测量结果，并且用光学或者声学的方式向使 用者显示。11. 对于盒装的分析辅助机构来说，先安置仓盒。对于一次性的分 析辅助机构来说，将已使用过的分析辅助机构予以扔掉，或者用手取下。对一些为技术人员所熟知的测量设备，它具有不同特征的，例如用 于分析的算法，以及具有用于给分析辅助机构提供电源的不同电源，在 下述申请中进行了描述U.S.4,963,814; U.S.4,999,632; U.S.4,999,582; U.S.5,243,516 ;U.S.5,352,351 ;U.S.5,366,609 ;U.S.5,405,511 ; U.S.5,438,271。原则上可按下述简单步骤实现根据本发明的分析辅助机构的制造1. 压铸壳体部件。2. 压铸基体(保护罩)，包括嵌入刺血器(必要时连同产生"针头，，， 也就是可被穿刺装置抓取的加厚部)。3. 用软塑料注塑包封针尖。4. 例如借助离子射线对"未经处理的分析辅助机构"进行消毒。 优选地这些"未经处理的分析辅助机构，，作为带材存在，它们将通过例如切割或者冲压分成单个的分析辅助机构。5. 将电极安装(喷镀、压入等)或者嵌入(激光烧蚀、酸蚀、压铸等)到壳体中。6. 将具有检测元件的测试元件安装到壳体中的电极上。7. 测试安装，也就是将"未经处理的分析辅助机构"和壳体连接起来。8. 将壳体封闭起来并且加以包装。无论是根据本发明的"未经处理的分析辅助机构"作为巻材或者带 材在连续的生产工序中或者是批生产或者是单件生产，刺血器和壳体在 刺血器消毒之前或者之后相互连接。在安装之后进行消毒使得在消毒时 测试试剂得到充分遮盖，否则可能出现对试剂的损害。最后本发明的主题是将塑料材料用作分析辅助机构的刺血器的组 成部分，其中，这个塑料材料是用于至少使刺血器针的尖端在未使用状态时保持其无菌性。根据本发明，为了保护刺血器针的尖端使用弹性的材料可以保证未 使用的刺血器针尖的无菌性。未使用状态时的刺血器的无菌性可通过采取合适的措施达到，例如 用离子射线进行处理。也可通过相应的保护罩使刺血器针尖保持无菌， 其中这些保护罩还包含有弹性材料。根据本发明使用保护罩至少能对测试腔的开口进行附加的密封。上 述至少一个开口同时用作刺血器的出口 ，又是体液的入口。本发明具有如下优点-在所有的实施方式中刺血器针的尖端在未使用状态时都进行病菌 防护，也就是说直到临近使用刺血器之前病菌都不能到达刺血器尖端。 在进行了适当的消毒之后该刺血器尖端长时间无菌保存。-在后面的制造步骤中，例如刺血器和测试元件的连接，也保证刺 血器尖端的无菌性。其中包括对敏感的针尖的保护，防止机械方面的影 响(弯曲等)。-防止根据本发明的分析辅助机构的使用者无意地受到未被使用的 刺血器针的伤害。这点也适用于其它人。 -在使用刺血器之前测试腔是密封的。-测试腔的开口仅通过保护罩或者结合另 一密封件一起被封闭。量生产。-根据本发明的分析辅助机构已在很大程度上微型化了，因此它适
合在一些紧凑的自动化系统中使用。
-电化学或者光学传感器的已知型式可用作分析测试元件。
-在电化学测量中，刺血器(当它用导电材料制成时)可用作液位
计和/或配对电才及。
附图简短说明


图1 (a-c):具有2个电极的分析辅助机构处于未使用状态、动作
状态和测量状态的示意侧视图ld:具有4个电极的分析辅助机构的示意俯视图2 (a-d):在刺血器针上的抓取装置(打毛表面)的示意图，在
使用前(a)和使用后(b),以及在具有附加密封件时的使用前(c)和
使用后(d);
图2 (e、 f):刺血器针上的另一抓取装置(抓取刷毛)的示意图， 在使用前(e)和使用后(f);
图3 (a-d):具有保罩和抓钩(a、 b)的刺血器以及具有保护罩、 密封件和抓钩(c、 d)的刺血器的示意图，在静止状态(a， c)和使用 状态(b, d)下；
图3 (e、 f):刺血器固定件的接触情况示意图，其中(a)为动作 前的侧视图，(b)为动作后的俯视图4 (a-c):刺血器用作液位控制器(a)或者用作配对电极(b) 或者液位测量和配对电极(c)组合时的示意图5 (a-d):测试腔的不同几何形状的示意图，如矩形(a)、全 椭圆形腔室(b),或者半椭圓形腔室(c);
图6:具有对第二开口的附加密封功能的保护罩的示意图。
附图的说明
图la-c示出分析辅助机构的三个不同的动作状态。图la示出具有 刺血器(2)处于未使用状态时的分析辅助机构(1)。其中，刺血器的 尖端(12)被保护罩(5)包围。在这种情况中，刺血器尖端(12)和 至少一个电极(3)位于测试腔(8)中。触点(4)形成电极(3)与测 量设备的连接。测试腔(8)具有至少两个开口 (9、 10),其中，开口(9)通过保护罩(5)密封，开口 (10)或者也是通过该保护罩(5) 密封，或者是通过另一密封件(6)密封。图lb示出分析辅助机构已处 于使用之中。固定件(13 )在一侧具有凹口 (13a)，该凹口用于保证 和驱动器(在此未示出)的连接。在这种情况中刺血器(2)通过开口
(9)从壳体中出来。图lc示出刺血器(2)在使用之后位于分析辅助 机构(1)之中。在这种情况中刺血器(2)将保护罩(5)和密封件(6) 一起如此程度地拉回，使得无论是开口 (9)还是开口 (10)都是打开 的。在这种状态中刺血器的近体端和触点(7)连接。在图ld中示出具 有多个电极(3)的分析辅助机构(1)。在这种情况中共有4个电极。 还可以设置更多的电极。它们用于实施控制测量，或者更多地用于测量 试样液体中的分析物。在这个实施方式中测试腔的几何形状是有变化 的，这样，刺血器固定件(13)附加地具有凹口 ( 13a)。这个凹口 ( 13a) 是用于在刺血器动作之后保证测试腔的通气的。在这个实施方式中固定 件(13)具有从凹口 ( 13a)到测试腔的通气通道(在此未示出)。在 刺血器动作之前通过对这个凹口 (13a)的封闭来保证测试腔的无菌性。 在动作时去掉或者破坏这种封闭(在此未示出)。
图2a-f也示出了刺血器(2)的不同的动作状态。在此以不同的抓 取方法示出抓取装置(11)的工作原理。在图2a中示出具有抓取装置
(11)的刺血器(2)处于静止状态。抓取装置设置在刺血器(2)的近 体端部和远体端部之间。它是如此设置的，即当刺血器(2)动作时它 到达保护罩(5),因为保护罩(5)具有比壳体开口 (9)更大的直径， 并且因此保护罩(5)继续向前运动受到阻止。当刺血器(2)最大偏移 时抓取装置(11)到达保护罩(5),并且当刺血器(2)拉回时由于抓 取装置(11)和保护罩(5)的共同作用保护罩(5)也一起被拉回。该 抓取装置(11)优选地粗糙的表面。由于摩擦力的原因，保护罩(5) 还有第二密封件(6)会挂在该表面上，例如图2a至图2d所示。图2c 示出第二密封件(6)。该密封件(6)是用于在刺血器起动之前封闭测 试腔的第二开口 (10)。在图2e中示出了抓取装置(11)的另一实施 方式。在此这个抓取装置是通过抓取刷毛实现的。抓取装置(11)的另 一实施方式是一种抓钩。图3a示出了这种抓钩。这个抓钩借助固定件
(13)固定在刺血器上，并且朝着刺血器尖端(12)具有开口 ( lla)。 该开口 (lla)具有这样的形状，即当刺血器(2)最大偏移时它抓取保护罩(5)，并且当刺血器(2)拉回时也一同送回。该抓钩具有至少一 个臂(lib),在该臂的远体端部设置有倒钩。当刺血器(2)动作时该 倒钩在保护罩(5)上移动，并且因此抓取保护罩(5)。图3b和图3d 示出刺血器(2)起动后的这个抓取装置。在这些图中该抓钩配设了两 个抓取臂(lib),并且因此可在两侧包围保护罩(5)以及密封件(6)。 但是抓钩也可具有2个以上的抓取臂(lib)。在图3c和图3d中示出 的是具有附加的密封件(6)情况时的带有至少一个臂(lib)的这个抓 钩的原理。其中图3c示出的是刺血器在起动前的静止状态。图3d示出 的是在起动之后刺血器连同拉回的保护罩(5 )和密封件(6 )时的情况。
图3e和图3f示出刺血器(2)在起动后的接触情况。在这个状态中 弹簧触点(7)嵌入到刺血器固定件(13)的凹口 (13a)中。在这种情 况中弹簧触点(7)的折弯的尖端(15a)和刺血器(2)接触。图4a至 图4c示出将刺血器(2)用作液位控制器或者用作配对电极的情况。
为了液位测量，在图4a示出，测量出刺血器(2)和电极(3)之 间变化的电位。在使用直流或交流电压时可通过测量电流枱二效，J烦，H式腔 (8)的注入情况。附加地可将刺血器用作测量电极用。在图4b中示出 了这种情况。在此也示出刺血器(2)在拉回后和触点(7)连接的情况， 并且在腔中的工作极(3 )和刺血器(2 )之间施加直流或者交流电压(14 )。 按照这种方式测量出由于试样液体和电极(3)上的检测试剂反应而产 生的电流变化。在这种情况中在测试腔中仅需要一个电极。图4c示出 了刺血器(2)的两个附加特性，即液位测量和配对电极的组合。在这 种情况中在刺血器(2)和电极(3)上设置了两个分开的电路。
图5a示出了分析辅助机构(1 )的前—见图，其中，在开口 (9)中 布置有保护罩(5)连同刺血器(2)。图5b示出测试腔的侧视图。在 该图中可以看到刺血器(2)在测试腔(8)中的延伸情况。
图5c示出椭圆形的测试腔。该测试腔在电极上延伸，直到保护罩 (5)。图5d示出了替代的测试腔，其中，该椭圆形的腔室受到在电极 对面侧的边界的界定，因此所实现的腔室容积比较小。
图6示出一种系统，在该系统中保护罩(5)附加地用作第二开口 (10)的闭锁机构。在这种情况中这个第二开口是薄膜盖中的通气孔。 在该系统中可以看到电极(3),这些电极伸入到腔室(8)中，还能看 到保护罩(5),该保护罩(5)将腔室和刺血器尖端(12)密封并且将刺血器(3)的其余部分包围起来。在刺血器(3)的近体端部设有刺血 器固定件(13)。在刺血器固定件的前面朝着刺血器(3)的远体端设 置有抓取装置(11 )。
权利要求
1.分析辅助机构，它包含I)刺血器，该刺血器包括带有尖端和保护罩的刺血器针，该保护罩至少在尖端的范围内完全地包围刺血器针，其中，刺血器针可相对于保护罩移动，并且刺血器如此地和保护罩共同作用，使得当刺血器拉回时，刺血器将保护罩一起拉回，以及II)具有腔室的测试元件，包含试剂系统，其中该腔室具有开口，该开口被保护罩封闭。
2. 按照权利要求1所述的分析辅助机构，其特征在于，保护罩的 材料是弹性体。
3. 按照权利要求1或2所述的分析辅助机构，其特征在于，保护 罩无菌地包围针尖。
4. 按照权利要求1至3中任一项所述的分析辅助机构，其特征在 于，分析辅助机构具有用于输送试样液体的机构。
5. 按照权利要求4所述的分析辅助机构，其特征在于，用于输送 试样液体的机构是毛细间隙、毛细通道或者是由有吸附能力的材料制成 的棉芯，或者是由有吸附能力的材料制成的接片。
6. 按照权利要求1至5中任一项所述的分析辅助机构，其特征在 于，所述辅助机构具有第二开口，该开口通过相对于剌血器和相对于辅 助机构可移动的密封件进行密封。
7. 按照权利要求6所述的分析辅助机构，其特征在于，保护罩对 两个开口进行密封。
8. 按照权利要求1至7中任一项所述的分析辅助机构，其特征在 于，在刺血器上设有抓取装置或者表面结构，当拉回刺血器时，它们将 被刺血器穿透的保护罩一起拉回。
9. 按照权利要求8所述的分析辅助机构，其特征在于，在拉回刺 血器时，被拉回的保护罩将相对于刺血器可移动的笫二密封件一起拉 回，并且打开通气。
10. 按照权利要求1至9中任一项所述的分析辅助机构，其特征在 于，刺血器具有用于试样液体液位测量和/或用作配对电极的机构。
11. 用于制造分析辅助机构的方法，具有下述步骤提供刺血器，在该刺血器中，刺血器针的尖端位于保护罩中； 在刺血器上设置抓取装置，当刺血器拉回时，该抓取装置将保护罩 一起拉回；提供具有腔室的测试元件，包含试剂系统和在腔室中的开口 ，并且 对刺血器进行消毒；将刺血器插入到腔室中，从而保护罩将腔室的开口封闭。 12.分析系统，它具有分析辅助机构，该分析辅助才几构包含 刺血器，所述刺血器包括具有尖端和至少一个保护罩的刺血器针，该保护罩至少在尖端的区 域内完全地包围刺血器针，以及在刺血器上的抓取装置或者表面结构，当拉回刺血器时，它们将保 护罩一起拉回，以及探测单元，该探测单元探测在试剂转化时产生的信号，以及 分析设备，它根据这些信号确定分析物的浓度。
全文摘要
本发明涉及一种包含有刺血器(2)的分析辅助机构，该刺血器包括刺血器针(12)和保护罩(5)，其中，所述刺血器针可相对于保护罩移动，并且其中保护罩在刺血器针的尖端区域内由弹性或者塑性材料构成，刺血器针的尖端可以嵌入到该材料中；还包括分析测试元件，它具有腔室(8)，该腔室具有开口(9)，该开口被保护罩密封。此外由能导电的材料制成的刺血器可用作试样液体液位测量计和/或用作配对电极。最后本发明还涉及一种用于制造这种分析辅助机构的方法及其应用。
文档编号A61B5/151GK101291621SQ200680039233
公开日2008年10月22日 申请日期2006年10月14日 优先权日2005年10月20日
发明者F·欣德兰, K·施文德 申请人:霍夫曼-拉罗奇有限公司