專利名稱：測量血液細胞形變度的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量血液細胞形變度的設(shè)備。更具體地，提供了一種一次性血液測試套件以避免在血液測試中的清洗程序。
背景技術(shù)：
由于現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)血液細胞形變度直接影響血液細胞的粘度和各種特性，因此開發(fā)血液細胞形變度測量設(shè)備的研究成為熱點。
特別的，一本稱為“臨床血液流變學(xué)和微循環(huán)(Clinical Hemorheology andMicrocirculation)”的雜志(Vol.14，pp.605-618，1994)介紹了一種形成為旋轉(zhuǎn)式庫愛特流系統(tǒng)的同軸雙管的用于測量血液細胞形變度的激光輔助光學(xué)旋轉(zhuǎn)式細胞分析器(LORCA)。所述設(shè)備在旋轉(zhuǎn)過程中發(fā)射激光束到血液細胞，并且通過CCD照相機捕捉衍射圖像，以通過計算機編程進行分析并且測量血液細胞形變度。
由于施加給血液細胞的剪力或者剪切率根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度而不同，因此需要在各種旋轉(zhuǎn)速度范圍中重復(fù)測量血液細胞的剪力或者剪切率。
傳統(tǒng)設(shè)備的缺陷在于設(shè)備與血液樣本接觸的表面必須在實驗后進行清洗。
而且，另一份名為“血液細胞、分子和疾病(Blood Cells，Molecules andDiseases)”的雜志(Vol.28，pp.373-384)介紹了一種血液細胞形變分布測試器(ARCA)。稀釋的血液樣本被注入到ARCA的旋轉(zhuǎn)的平行盤之間，以通過顯微CCD照相機捕捉顯示由于旋轉(zhuǎn)速度造成的剪力而產(chǎn)生的血液細胞形變的圖像。然后，血液細胞形變的分布利用曲線擬合計算機程序通過對依賴于不同剪力的清晰捕捉的圖像進行分析而得到。
這種傳統(tǒng)設(shè)備也具有如下缺陷，即分析所捕捉到的血液樣本的圖像需要一到兩個小時，并且與血液樣本接觸的設(shè)備表面必須在實驗后進行清洗。
另一方面，傳統(tǒng)設(shè)備的共同問題是與血液樣本接觸的設(shè)備表面在每次實驗后必須進行清洗。因此，在清洗后維護清潔的設(shè)備很不方便并且造成很大負擔。
而且，操作這些傳統(tǒng)設(shè)備需要特別的訓(xùn)練，并且分析血液樣本需要專業(yè)指導(dǎo)。因此，這些傳統(tǒng)設(shè)備不適合在臨床環(huán)境中實際使用。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種用于測量紅細胞形變度的設(shè)備，該設(shè)備包括一次性血液測試套件，以避免血液測試后的清洗程序。所述一次性套件需要微量的血液樣本用于測試。測試血液細胞形變度的測試時間與傳統(tǒng)設(shè)備相比也縮短了。
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于測量血液細胞形變度的設(shè)備，該設(shè)備包括一次性血液測試套件(20)用于直接容納血液樣本，設(shè)置在一次性血液測試套件(20)上方的發(fā)光單元(10)，以及測量單元(30)用于測量血液細胞形變度。一次性血液測試套件(20)包括血液樣本微皿(21)用于容納血液樣本，狹縫通道(22)用于通過壓力差使所述血液樣本流動，以及廢棄血液微皿(23)用于收集測試后的血液樣本。測量單元(30)包括通過連接管和閥門(32)連接到一次性血液測試套件(20)的壓力差發(fā)生器(33)，用于在血液樣本微皿(21)和廢棄血液微皿(23)之間產(chǎn)生壓力差；連接到壓力差發(fā)生器(33)和一次性血液測試套件(20)的壓力計(34)，用于測量所述壓力差；屏幕(31)用于對血液細胞的衍射圖像進行投影；圖像捕捉單元(35)用于捕捉衍射圖像；控制單元(36)用于根據(jù)從壓力計(34)和圖像捕捉單元(35)接收到的數(shù)據(jù)計算血液細胞的形變度、剪力以及形變隨時間的變化；輸出單元(37)用于將所計算的信息打印在紙張上或者顯示在LCD屏幕上；以及存儲器單元(38)用于存儲所計算的信息和圖像。
本發(fā)明的另一個目的是通過連接管和閥門(32)將壓力差發(fā)生器(33)連接到一次性血液測試套件(20)的廢棄血液微皿(23)，以在廢棄血液微皿(23)處產(chǎn)生真空壓力，從而使血液樣本通過狹縫通道(22)流動到廢棄血液微皿(23)。狹縫通道(22)是光學(xué)透明的并且具有矩形的間隙。一次性血液測試套件(20)由例如硅、二氧化硅、石英、玻璃、激光制造聚合體、擠出聚合體或陶瓷等透明材料制成。
本發(fā)明的又一個目的是通過連接管和閥門(32)將壓力差發(fā)生器(33)連接到一次性血液測試套件(20)的血液樣本微皿(21)，以在血液樣本微皿(21)處產(chǎn)生正壓力，從而使血液樣本通過狹縫通道(22)流動到廢棄血液微皿(23)。圖像捕捉單元(35)能夠通過在屏幕上投影而捕捉形變血液細胞的衍射圖像。可替換的，圖像捕捉單元(35)能夠直接捕捉形變血液細胞的衍射圖像，而不需要在屏幕上投影。圖像捕捉單元(35)可以使用CCD傳感器陣列、CCD照相機、數(shù)字照相機、網(wǎng)絡(luò)照相機或者攝像機。發(fā)光單元(10)采用激光二極管或者發(fā)光二極管(LED)。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種熱控制設(shè)備，例如熱電元件，溫度控制模塊、熱冷水套(water jacket)或者鹵素?zé)簦糜谡{(diào)節(jié)并保持一次性血液測試套件周圍的恒定測試溫度。


圖1為顯示根據(jù)本發(fā)明的配備了負壓力發(fā)生器的測量血液細胞形變度的設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖2為根據(jù)本發(fā)明的插入到測量血液細胞形變度的設(shè)備中的一次性血液測試套件；
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的滴入測量血液細胞形變度的一次性血液測試套件中的血液樣本的初始狀態(tài)；圖4為根據(jù)本發(fā)明的測量血液細胞形變度的設(shè)備的總體外部結(jié)構(gòu)圖；圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的通過測量血液細胞形變度的設(shè)備捕捉到的形變紅細胞的各種激光衍射圖像；圖6為顯示根據(jù)本發(fā)明的由測量血液細胞形變度產(chǎn)生的壓力差隨時間變化情況的圖示；圖7為根據(jù)本發(fā)明的在剪力變化一形變指數(shù)(DI)坐標系中繪制以顯示所測量的血液細胞形變度的圖示；圖8為根據(jù)本發(fā)明的配備了壓力差發(fā)生器的測量血液細胞形變度的設(shè)備的外部結(jié)構(gòu)；以及圖9為根據(jù)本發(fā)明第二種實施方式的配備了正壓力發(fā)生器的測量血液細胞形變度的設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種測量血液細胞形變度的設(shè)備，該設(shè)備包括一次性血液測試套件(20)用于直接容納血液樣本，設(shè)置在一次性血液測試套件(20)上方的發(fā)光單元(10)，以及測量單元(30)用于測量血液細胞形變度。一次性血液測試套件(20)包括血液樣本微皿(21)用于注入并容納血液樣本，狹縫通道(22)用于通過壓力差使所述血液樣本流動，以及廢棄血液微皿(23)用于收集測試后的血液樣本。血液樣本微皿(21)的基座連接到狹縫通道(22)的一端以使血液樣本流動。廢棄血液微皿(23)的基座連接到狹縫通道(22)的另一端以收集測試后的血液樣本。
在血液樣本微皿(21)和廢棄血液微皿(23)之間，由于大氣壓力產(chǎn)生壓力差，并且血液樣本在一次性血液測試套件(20)的每個取樣器上通過微小狹縫通道(22)流動。
測量單元(30)包括通過連接管和閥門(32)連接到一次性血液測試套件(20)的壓力差發(fā)生器(33)，用于在血液樣本微皿(21)和廢棄血液微皿(23)之間產(chǎn)生壓力差，從而使血液樣本流動通過一次性血液樣本套件(20)的狹縫通道；連接到壓力差發(fā)生器(33)和一次性血液樣本套件(20)的壓力計(34)，用于順次顯示所述壓力差；屏幕(31)用于對流動通過狹縫通道的血液細胞的衍射圖像進行投影；圖像捕捉單元(35)用于捕捉所述圖像；控制單元(36)用于根據(jù)從壓力計(34)和圖像捕捉單元(35)接收到的數(shù)據(jù)計算血液細胞的形變度、剪力以及形變隨時間的變化；輸出單元(37)，用于將所計算的信息打印在紙張上或者顯示在LCD屏幕上；以及存儲器單元(38)，用于存儲所計算的信息和圖像。
稀釋后的血液樣本被注入到一次性血液測試套件(20)的血液樣本微皿(21)內(nèi)。當血液樣本滲透通過所述狹縫通道并且通過所述發(fā)光單元下方時，發(fā)出的光線被形變的血液細胞衍射并將圖像投影到屏幕上。本發(fā)明的設(shè)備配備了激光衍射設(shè)備和驅(qū)動壓力改變設(shè)備，用于測量和分析血液細胞形變度。
下面參考附圖詳細描述本發(fā)明的測量紅細胞形變度的設(shè)備。
如圖1所示，本發(fā)明的測量血液細胞形變度的設(shè)備包括發(fā)光單元(10)用于發(fā)射光線到所述血液樣本，一次性血液測試套件(20)用于容納所述血液樣本，以及測量單元(30)用于測量血液細胞形變度。
發(fā)光單元(10)設(shè)置在所述一次性血液測試套件的上方，以照射光線到血液樣本。
一次性血液測試套件(20)包括血液樣本微皿(21)用于注入并容納血液樣本，狹縫通道(22)用于通過壓力差使所述血液樣本流動，以及廢棄血液微皿(23)用于收集測試后的血液樣本。血液樣本微皿(21)的基座連接到狹縫通道(22)的一端以使血液樣本流動。廢棄血液微皿(23)的基座連接到狹縫通道(22)的另一端以收集測試后的血液樣本。
測量單元(30)包括通過連接管和閥門(32)連接到一次性血液測試套件(20)的壓力差發(fā)生器(33)，用于在廢棄血液微皿(23)處產(chǎn)生真空壓力，以驅(qū)動血液樣本流動通過一次性血液樣本套件(20)的狹縫通道；連接到壓力差發(fā)生器(33)和一次性血液樣本套件(20)的壓力計(34)，用于持續(xù)測量所述壓力差；屏幕(31)用于對流動通過狹縫通道的血液細胞的衍射圖像進行投影；圖像捕捉單元(35)用于捕捉所述圖像；控制單元(36)用于根據(jù)從壓力計(34)和圖像捕捉單元(35)接收到的數(shù)據(jù)計算血液細胞的形變度、剪力以及形變隨時間的變化；輸出單元(37)用于將所計算的信息打印在紙張上或者顯示在LCD屏幕上；以及存儲器單元(38)用于存儲所計算的信息和圖像。
此時，圖像捕捉單元(35)能夠通過當血液樣本在發(fā)光單元下方流動通過狹縫通道(22)時在屏幕上投影而捕捉形變血液細胞的衍射圖像?？商鎿Q的，圖像捕捉單元(35)能夠直接捕捉形變血液細胞的衍射圖像，而不需要在屏幕上投影。
如圖2所示，顯示了插入到測量血液細胞形變度的設(shè)備中的一次性血液測試套件。
如上所述，一次性血液測試套件(20)整體形成有血液樣本微皿(21)、狹縫通道(22)以及廢棄血液微皿(23)。特別的，狹縫通道(22)的間隙在本發(fā)明中為200微米。然而，狹縫通道(22)的間隙也可以制造為十至一百微米。
并且，提供由硅或者橡膠制成的蓋子對血液樣本微皿(21)或者廢棄血液微皿(23)進行密封。
對于血液測試，本發(fā)明的一次性血液測試套件(20)需要很少量的血液樣本，例如一次血液測試僅需要5微升的血液樣本。高粘度液體，例如PBS混合PVP溶液被用于稀釋血液樣本，以測量血液細胞形變度。
如圖3所示，顯示了滴入測量血液細胞形變度的一次性血液測試套件的血液樣本微皿(21)中的血液樣本的初始狀態(tài)。
當血液樣本滴入血液樣本微皿(21)時，血液樣本由于毛細作用滲透到狹縫通道(22)的半程點。然而，由于很厚重的粘度，血液樣本不會超過狹縫通道(22)的半程點。
此時，真空壓力施加到廢棄血液微皿(23)，以從狹縫通道(22)的半程點將粘滯的血液樣本吸出來并且將測試后的血液樣本收集在廢棄血液微皿(23)中。由于廢棄血液微皿(23)處的真空壓力，狹縫通道(22)中的粘滯的血液樣本受到剪力和流體阻力的作用。因此，狹縫通道(22)中的粘滯的血液樣本流向廢棄血液微皿(23)。
參考圖4，測量血液細胞形變度的設(shè)備的操作方法如下由激光二極管或者發(fā)光二極管(LED)組成的發(fā)光單元(10)位于一次性血液測試單元(20)上方，以將光束照射到血液樣本。狹縫通道(22)由透明材料制成以透過所述光束。照射光束在形變血液細胞上產(chǎn)生衍射并且投影到屏幕上。圖像捕捉單元(35)能夠捕捉投影在屏幕上的形變血液細胞的衍射圖像。此處，圖像捕捉單元(35)例如CCD傳感器陣列也可以直接捕捉形變血液細胞的衍射圖像，而不需要投影在屏幕上。
如圖5所示，顯示了通過本發(fā)明的測量血液細胞形變度的設(shè)備捕捉到的各種衍射圖像的示例。如圖所示，紅細胞在零剪力附近具有圓球形狀。然而紅細胞在較高剪力時形變?yōu)闄E圓形狀。
當多個血液細胞流動通過狹縫通道(22)時，血液細胞受到剪力影響。此時，具有適當波長的光束照射到形變血液細胞上，并且所述光束通過形變血液細胞產(chǎn)生衍射并且投影到屏幕上形成完整圖像。
血液細胞的形變根據(jù)流動血液的速度和施加的剪力大小而不同。特別的，由于較高的初始真空壓力，因此流動血液樣本的速度在初始階段會更快。由于在測試開始時施加很強的剪力到血液細胞，血液細胞會產(chǎn)生更大的形變，產(chǎn)生較大橢圓形狀的形變血液細胞。因此，形變血液細胞圖像具有較大的長寬比。
與此相對，由于流動血液樣本的速度隨著測試進行而逐漸降低，血液細胞傾向于恢復(fù)原始形狀。因此，衍射血液細胞圖像由于剪力的減小而恢復(fù)到圓形形狀。
另一方面，圖像捕捉單元(35)捕捉形變血液細胞圖像，以通過長寬比分析血液細胞形變度，并且通過圖像分析計算機程序確定形變指數(shù)(DI)。
如圖6所示，顯示了測量血液細胞形變度時壓力差隨時間變化情況的圖示。
壓力差發(fā)生器(33)連接到一次性血液樣本測試套件(20)的廢棄血液微皿(23)以持續(xù)產(chǎn)生真空壓力。因此，血液樣本能夠通過狹縫通道(22)持續(xù)向廢棄血液微皿(23)流動。
隨著血液測試的進行，廢棄血液微皿(23)的壓力根據(jù)血液樣本流動量的增加而從初始真空壓力逐漸增加到大氣壓力。當廢棄血液微皿(23)的真空壓力接近大氣壓力時，壓力差按照時間變化的指數(shù)函數(shù)而減小，并且最終達到平衡的大氣壓力以終止血液測試。
如果血液樣本的粘度和壓力差被設(shè)置為恒定的，則壓力一時間曲線對每次血液測試都是相同的。因此，作為時間函數(shù)的特定壓力可以被預(yù)測而不必測量特定壓力。
如圖7所示，顯示了在剪力一形變指數(shù)(DI)坐標系中繪制的血液細胞形變度的曲線圖。利用在各種負壓力條件下流動通過狹縫通道的形變血液細胞的多個圖像通過計算機程序分析形變度，并且繪制在剪力一形變指數(shù)(DI)坐標系中。
形變指數(shù)(DI)反映衍射血液細胞圖像的長寬比，并且如公式1定義為公式1DI＝(A-B)/(A+B)如果剪力很小，則形變指數(shù)(DI)在零(0)附近，即血液細胞具有圓形形狀。隨著剪力增加，形變指數(shù)(DI)的值增加。
下面描述測量血液細胞形變度的設(shè)備的操作原理和方法。
首先，將一滴血液樣本滴入血液樣本微皿(21)。此時，血液樣本由于毛細作用而滲透到狹縫通道(22)的半程點。
接下來，壓力差發(fā)生器(33)在血液樣本微皿(21)和廢棄血液微皿(23)之間產(chǎn)生壓力差。也就是說，在廢棄血液微皿(23)處產(chǎn)生真空壓力。壓力差發(fā)生器(33)通過連接管和閥門(32)連接到廢棄血液微皿(23)，以在廢棄血液微皿(23)處產(chǎn)生真空壓力。壓力計(34)也連接到壓力差發(fā)生器(33)和一次性血液樣本測試套件(20)，以持續(xù)測量所述壓力差。
由于所述壓力差，即廢棄血液微皿(23)處的真空壓力和血液樣本微皿(21)處的大氣壓力，血液樣本從血液樣本微皿(21)通過狹縫通道(22)持續(xù)流動到廢棄血液微皿(23)。
隨著血液測試的進行，廢棄血液微皿(23)處的真空壓力由于血液樣本流動量的增加而逐漸增加到大氣壓力。因此，隨著測試時間增加，血液樣本微皿(21)和廢棄血液微皿(23)之間的壓力差減小，并且按照時間變化的指數(shù)函數(shù)接近平衡的大氣壓力，最終終止血液測試。
壓力計(34)檢測血液樣本微皿(21)和廢棄血液微皿(23)之間的壓力差(ΔP)。將壓力差ΔP代入到已知的剪力公式，剪力和剪切率可以通過下面給出的公式2而計算也就是說，將理想氣態(tài)方程應(yīng)用到廢棄血液微皿(23)的體積，并且可以對每個時間點計算實時內(nèi)部體積(V)。
公式2PwiVwi＝Pw(t)Vw(t)其中，下標i表示初始值，w表示廢棄血液微皿。
隨著血液樣本通過狹縫通道(22)流動到廢棄血液微皿(23)，廢棄血液樣本微皿(23)的壓力Pw(t)隨著時間逐漸增加。因此，廢棄血液微皿(23)的空氣體積Vw(t)逐漸減小。廢棄血液微皿(23)的壓力Pw(t)通過壓力計(34)檢測。因此，通過公式2可以計算廢棄血液微皿(23)的空氣體積Vw(t)。
此處，廢棄血液微皿(23)的空氣體積Vw(t)的減少量與血液樣本流入量的增加量相同。
公式3ΔVw，air＝ΔVliq而且，如果血液樣本的體積變化基于時間變化進行微分，則可以得到血液樣本流過毛細管的體積流動速率公式4Q＝[ΔVliq/Δt]狹縫通道(22)具有矩形形狀，高度H、寬度W并且長度為L，在兩端載入工作壓力和流體體積，并且剪切率可以通過公式5計算如下公式5γ＝(1/3)[6Q/(WH2)][2+{d(ln Q)/d(ln T))]而且，剪力可以通過公式6如下計算公式6τ＝[ΔP(t)H/L]/[(1+2H/W)]其中，τ表示剪力。
還可以應(yīng)用不同方法替代體積計算剪力。當準備好血液樣本后，利用緩沖溶液溶解稀釋5微升的血液樣本，混合比例為100∶1或者200∶1。
由于稀釋后溶液中血液的量很小，血液的粘度可以忽略。因此，稀釋后血液樣本的粘度可以認為與稀釋緩沖溶液的粘度相同。
盡管本發(fā)明中使用壓力計來檢測壓力差，但是在利用稀釋后血液樣本的粘度、血液流動阻力以及真空壓力的情況下，也可以計算壓力隨時間的變化。
可替換的，可以在恒定預(yù)設(shè)條件下進行任意的血液樣本測試，然后，任意血液樣本測試的結(jié)果可以應(yīng)用到相同恒定預(yù)設(shè)條件下進行的特定血液樣本測試。通過這種方式，可以通過應(yīng)用基于任意血液樣本測試結(jié)果的壓力隨時間的變化而計算剪力。
作為一種實施方式，本發(fā)明的特點在于剪力可以通過預(yù)測量的壓力獲得而不需要檢測實時壓力。還可以根據(jù)預(yù)先計算的剪力，將相對于剪力的血液樣本形變度作為時間的函數(shù)繪制曲線圖。
在施加所述驅(qū)動壓力差時，通過狹縫通道(22)流動的血液細胞受到剪力作用而產(chǎn)生形變。發(fā)光單元(10)例如激光二極管照射形變血液細胞。照射在形變血液細胞上的光線產(chǎn)生衍射，透射通過透明材料制成的狹縫通道(22)并且投射到屏幕(31)。
投影圖像具有多個血液細胞形成的衍射干涉圖像的整體形狀，在光學(xué)領(lǐng)域稱為激光衍射技術(shù)。此時，圖像捕捉單元(35)捕捉形變血液細胞圖像，并且存儲單元(38)存儲所計算的信息和圖像。
然后，所測量的壓力通過數(shù)學(xué)公式和圖像分析計算機程序而轉(zhuǎn)換為剪力和剪切率。接下來，控制單元(36)計算形變指數(shù)(DI)和長寬比，以通過圖像分析計算機程序例如曲線擬合程序等分析血液細胞形變度，并且繪制形變血液細胞的圖表。
而且，還需要控制血液樣本測試溫度，因為血液細胞形變度受到溫度的影響。一次性血液測試套件(20)必須儲存在恒定溫度中，以保持最小化熱膨脹的最佳狀態(tài)。本發(fā)明的設(shè)備在一次性血液測試套件(20)中采用例如熱電元件的熱控制設(shè)備。溫度控制模塊或者水套可以用于控制溫度?？梢允褂名u素?zé)魧σ淮涡匝簻y試套件(20)周圍區(qū)域進行預(yù)熱。
如同上面參考圖2所述的，一次性血液測試套件(20)整體形成有血液樣本微皿(21)，狹縫通道(22)，以及廢棄血液微皿(23)。特別的，其設(shè)計為僅在一次測試中使用后就丟棄，以避免血液測試中的清洗程序。
一次性血液測試套件(20)通常采用透明材料例如透明合成樹脂或者透明塑料制成，并且設(shè)計為使用微量的血液樣本。由于一次性血液測試套件(20)通過精密擠出(precise extrusion)制造，因此可以實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。并且所述一次性套件可以防止病毒感染。由于其低廉的制造成本，因此可以在私人診所或者一般的醫(yī)院實驗室等方便使用。
發(fā)光單元必須采用產(chǎn)生350nm～690nm范圍波長的光源，才能被血液細胞衍射。本發(fā)明的發(fā)光單元(10)配備了具有650nm波長的激光二極管。
在通過血液細胞衍射后，形變血液細胞的圖像被投影到屏幕上。然后，圖像采集單元(35)能夠捕捉形變血液細胞的投影圖像。圖像捕捉單元(35)可以使用CCD傳感器陣列、CCD照相機、網(wǎng)絡(luò)照相機或者攝像機。然而，本發(fā)明中采用了CCD照相機?？商鎿Q的，圖像捕捉單元(35)能夠直接捕捉形變血液細胞圖像，而不必將圖像投影到屏幕上。
如圖8所示，顯示了作為示例的壓力差發(fā)生器的外部結(jié)構(gòu)。
壓力差發(fā)生器(33)包括由控制器(36)控制的步進電機(42)，線性位移導(dǎo)桿(43)，以及具有活塞和氣缸的注射器(41)。
連接到步進電機(42)和注射器(41)的線性位移導(dǎo)桿(43)的行程可以通過桿的前后移動來進行調(diào)節(jié)，從而可以調(diào)節(jié)真空壓力。
如圖9所示，顯示了安裝到測量血液細胞形變度設(shè)備的正壓力發(fā)生器的結(jié)構(gòu)。
與如圖1至圖7所述的真空壓力工作系統(tǒng)不同，正壓力工作系統(tǒng)采用通過閥門(32)和連接管而連接到血液樣本微皿(21)的正壓力發(fā)生器(33-1)。
如圖9所示，根據(jù)第二種實施方式的測量血液細胞形變度設(shè)備的正壓力工作設(shè)備的結(jié)構(gòu)包括發(fā)光單元(10)用于發(fā)射光束到血液樣本，一次性血液測試套件(20)用于容納血液樣本，以及測量單元(30)用于測量血液細胞形變度。
一次性血液測試套件(20)包括血液樣本微皿(21)用于容納一滴血液樣本，狹縫通道(22)用于通過正壓力差滲透血液樣本，以及廢棄血液微皿(23)用于收集測試后的血液樣本。血液樣本微皿(21)的基座連接到狹縫通道(22)的一端以提供血液樣本。廢棄血液微皿(23)的基座連接到狹縫通道(22)的另一端以收集測試后的血液樣本。
測量單元(30)包括通過連接管和閥門(32)連接到血液樣本微皿(21)的正壓力發(fā)生器(33-1)；連接到正壓力發(fā)生器(33-1)和血液樣本微皿(21)的壓力計(34)，用于持續(xù)測量所述正壓力；屏幕(31)用于對流動通過狹縫通道(22)的血液細胞的衍射圖像進行投影；圖像捕捉單元(35)用于捕捉血液細胞圖像；控制單元(36)用于根據(jù)從壓力計(34)和圖像捕捉單元(35)接收到的數(shù)據(jù)計算血液細胞的形變度、剪力以及形變隨時間的變化；輸出單元(37)用于將所計算的信息打印在紙張上或者顯示在LCD屏幕上；以及存儲器單元(38)用于存儲所計算的信息和圖像。
在此，正壓力發(fā)生器(33-1)在血液樣本微皿(21)處產(chǎn)生正壓力，從而血液樣本能夠通過狹縫通道(22)強行流向廢棄血液微皿(23)。除了連接位置之外，壓力發(fā)生器(33-1)具有與圖8中所示結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)，并且包括由控制器(36)控制的步進電機(42)，線性位移導(dǎo)桿(43)，以及具有活塞和氣缸的注射器(41)。其工作功能和操作與先前描述的真空壓力系統(tǒng)也相同，除了在相反的工作方向上在血液樣本微皿(21)處提供正壓力。
再次參考圖6，由于在血液樣本微皿(21)處加載的正壓力，血液樣本能夠通過狹縫通道(22)持續(xù)流動到廢棄血液微皿(23)。隨著血液測試進行，血液樣本微皿(21)的壓力由于血液樣本流動體積的減小而從初始正壓力逐漸減小到大氣壓力。當血液樣本微皿(21)的正壓力接近大氣壓力時，壓力按照時間變化的指數(shù)函數(shù)而減小，并且最終達到平衡的大氣壓力，以終止血液測試。
盡管參考被認為是最實用且優(yōu)選的實施方式描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當理解，本發(fā)明并不限于所公開的實施方式及附圖，相反地，本發(fā)明涵蓋在所附權(quán)利要求書實質(zhì)和范圍內(nèi)的各種修改和變化。
工業(yè)實用性根據(jù)本發(fā)明，其具有通過利用少量血液樣本在很短測試時間內(nèi)獲得血液細胞形變度的出色效果和優(yōu)點。
本發(fā)明還具有制造成本低廉并且一次性使用而便于在診所或者一般醫(yī)院實驗室中使用的優(yōu)點。
本發(fā)明還具有通過施加壓力差而產(chǎn)生的剪力來測量血液細胞形變度的出色效果。
權(quán)利要求
1.一種測量血液細胞形變度的設(shè)備，包括一次性血液測試套件(20)用于直接容納血液樣本，設(shè)置在一次性血液測試套件(20)上方的發(fā)光單元(10)，測量單元(30)用于測量血液細胞形變度，所述一次性血液測試套件(20)包括血液樣本微皿(21)用于容納血液樣本，狹縫通道(22)用于通過壓力差使所述血液樣本流動，以及廢棄血液微皿(23)用于收集測試后的血液樣本，所述測量單元(30)包括通過連接管和閥門(32)連接到一次性血液測試套件(20)的壓力差發(fā)生器(33)，用于在血液樣本微皿(21)和廢棄血液微皿(23)之間產(chǎn)生壓力差；連接到壓力差發(fā)生器(33)和一次性血液測試套件(20)的壓力計(34)，用于測量所述壓力差；屏幕(31)用于對血液細胞的衍射圖像進行投影；圖像捕捉單元(35)用于捕捉衍射圖像；控制單元(36)用于根據(jù)從壓力計(34)和圖像捕捉單元(35)接收到的數(shù)據(jù)計算血液細胞的形變度、剪力以及形變隨時間的變化；輸出單元(37)用于將所計算的信息打印在紙張上或者顯示在LCD屏幕上；以及存儲器單元(38)用于存儲所計算的信息和圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量血液細胞形變度的設(shè)備，其中所述壓力差發(fā)生器(33)通過連接管和閥門(32)連接到一次性血液測試套件(20)的廢棄血液微皿(23)，以在廢棄血液微皿(23)處產(chǎn)生真空壓力，從而使血液樣本通過狹縫通道(22)流動到廢棄血液微皿(23)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量血液細胞形變度的設(shè)備，其中所述壓力差發(fā)生器(33-1)通過連接管和閥門(32)連接到一次性血液測試套件(20)的血液樣本微皿(21)，以在血液樣本微皿(21)處產(chǎn)生正壓力，從而使血液樣本通過狹縫通道(22)流動到廢棄血液微皿(23)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量血液細胞形變度的設(shè)備，其中所述狹縫通道(22)為光學(xué)透明的并且具有矩形的間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量血液細胞形變度的設(shè)備，其中所述一次性血液測試套件(20)由例如硅、二氧化硅、石英、玻璃、激光制造聚合體、擠出聚合體或陶瓷等透明材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量血液細胞形變度的設(shè)備，其進一步包括一種熱控制設(shè)備，如熱電元件、溫度控制模塊、熱冷水套或者鹵素?zé)?，用于調(diào)節(jié)并保持一次性血液測試套件周圍的恒定測試溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量血液細胞形變度的設(shè)備，其中所述圖像捕捉單元(35)能夠通過在屏幕上投影而捕捉形變血液細胞的衍射圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量血液細胞形變度的設(shè)備，其中所述圖像捕捉單元(35)能夠直接捕捉形變血液細胞的衍射圖像，而不需要投影在屏幕上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量血液細胞形變度的設(shè)備，其中所述圖像捕捉單元(35)能夠使用CCD傳感器陣列、CCD照相機、數(shù)字照相機、網(wǎng)絡(luò)照相機或者攝像機。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量血液細胞形變度的設(shè)備，其中所述發(fā)光單元(10)采用激光二極管或者發(fā)光二極管(LED)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量血液細胞形變度的設(shè)備，其中所述控制單元(36)使用預(yù)先計算的數(shù)據(jù)替代實時測量的壓力數(shù)據(jù)而計算作為時間函數(shù)的血液細胞形變度和剪力。
全文摘要
提供了一種插入血液細胞形變度測量設(shè)備中的一次性血液測試套件，以避免在血液測試過程中的清洗程序。所述設(shè)備包括一次性血液測試套件(20)用于直接容納血液樣本，設(shè)置在一次性血液測試套件(20)上方的發(fā)光單元(10)，以及測量單元(30)用于測量血液細胞形變度。一次性血液測試套件(20)包括血液樣本微皿(21)用于容納血液樣本，透明材料制成的狹縫通道(22)，以及廢棄血液微皿(23)用于收集測試后的血液樣本。施加壓力差到一次性血液測試套件(20)，以使得滯緩的血液樣本流動通過狹縫通道(22)，并且在廢棄血液微皿(23)處收集測試后的血液樣本。
文檔編號G01N33/49GK1806171SQ200480016833
公開日2006年7月19日 申請日期2004年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月23日
發(fā)明者具倫希 申請人:世援Meditech株式會社