專利名稱：用于使血液樣品溶血和用于測量其至少一個參數(shù)的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于使血液樣品溶血(hemolyze)并用于測量其至少一個參數(shù)的 設(shè)備，該設(shè)備包括用于容置血液樣品的樣品腔室，該樣品腔室具有第一側(cè)壁和相對的第二 側(cè)壁；超聲器件，用 于在第一和第二側(cè)壁中產(chǎn)生超聲波，以便使得設(shè)置在第一和第二側(cè)壁之 間的血液樣品溶血；和光學(xué)測量器件，用于在已溶血的血液樣品設(shè)置在第一和第二側(cè)壁之 間時測量已溶血的血液樣品中的至少一個參數(shù)。
背景技術(shù)：
使血液樣品溶血以便測量其參數(shù)是本領(lǐng)域公知的。一種例子可以在US3，972，614 中找到。該文披露的設(shè)備具有殼體，該殼體包括用于容置血液樣品的管道和用于產(chǎn)生超 聲波的一個超聲器件。管道包括兩個相對的窗口元件，其中的第一個與超聲器件接觸而第 二個與經(jīng)彈性懸掛的支持構(gòu)件接觸，該支持構(gòu)件具有鐵砧的形狀。當(dāng)超聲器件在該系統(tǒng)中 產(chǎn)生超聲波時，超聲波直接傳遞到所述第一窗口并經(jīng)由殼體和鐵砧形件間接傳遞到另一窗 口。由此，在第二窗口中的超聲波不是直接產(chǎn)生在該窗口中的，而是由于鐵砧形件的共振響 應(yīng)造成的。該系統(tǒng)具有的缺點是，僅從樣品管道的一側(cè)產(chǎn)生的超聲波會引起跨過管道的超 聲波不均勻傳播以及管道的不可控震蕩。這是由于難以將鐵砧形件設(shè)計為能獲得所需的 鐵砧形件震蕩這一事實以及第二窗口所造成的。不均勻傳播和不可控震蕩會導(dǎo)致管道的 劣化，甚至最終泄露。由此，管道的使用壽命會顯著減少。進而，該現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備相對較 大，因為僅具有一個超聲器件的構(gòu)造會需要相對較大質(zhì)量的系統(tǒng)來獲得使得血液樣品溶血 所必要的震蕩頻率。減少該系統(tǒng)的質(zhì)量很可能會使得震蕩頻率過高而使得樣品的溶血化不 足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種上述類型的設(shè)備，其中，該設(shè)備中的超聲器件包括用于在第一側(cè) 壁中產(chǎn)生超聲波的第一超聲器件和用于在第二側(cè)壁中產(chǎn)生超聲波的第二超聲器件。本發(fā)明的一個優(yōu)點是該設(shè)備具有超聲器件，該超聲器件能有效地直接在樣品腔室 的第一和第二側(cè)壁中產(chǎn)生超聲波，由此建立相對于樣品腔室的非常受控的側(cè)壁橫向往復(fù)運 動。由于可以從兩個側(cè)壁控制震蕩，所以在系統(tǒng)中自由度數(shù)量更有限。由此，更高等級或不 期望出現(xiàn)的共振模式可被避免，且在系統(tǒng)中有更少的部件，而這些部件需要被設(shè)計為針對 超聲波的單次產(chǎn)生提供特定的響應(yīng)。進而，從振動的觀點看，需要的是具有非常受控的振 動，因為可以由此避免樣品腔室以對腔室造成損壞的方式震蕩。超聲波在一個側(cè)壁中的產(chǎn) 生基本獨立于另一側(cè)壁中超聲波的產(chǎn)生。雖然不能完全避免在一個側(cè)壁中產(chǎn)生的超聲波傳 遞到另一側(cè)壁，但是相對于在另一側(cè)壁中直接產(chǎn)生的超聲波的效果，被傳遞的超聲波的效 果并不顯著。在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，第一和第二超聲器件可獨立于彼此操作。進而，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，相對于現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備，可以將設(shè)備制造得非常小。用于容置血液樣品的腔室包括第一和第二側(cè)壁，所述側(cè)壁布置為基本平行并彼此相對，即兩個壁彼此面對。腔室的容積可以是在0. 1-20 μ 1的范圍，優(yōu)選是1 μ 1。第一和第二側(cè)壁之間的距離可以是0. 05-0. 3mm，優(yōu)選是0. 1mm。第一和第二側(cè)壁可以用能讓從光學(xué)器件發(fā)射到樣品的光照透過的材料制造。替換 地，側(cè)壁可主要用非透光材料制造，但是讓其一個或多個區(qū)域能透過光照。透光區(qū)域可包括 玻璃材料和/或塑料材料，如聚苯乙烯、PMMA (有機玻璃)、或環(huán)狀烯烴共聚物(C0C)，優(yōu)選 是來自 Topas AdvancedPolymers 公司的 Topas0根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的光學(xué)測量器件可以適于測量血液樣品的至少一個參數(shù)。優(yōu)選 地，該參數(shù)是從所說的血氧定量參數(shù)中選擇的，包括ctHb、s02、FO2Hb、FCOHb、FMetHb、FHHb、 FHbF, ctBil，但諸如P CO2, P 02、cGlu、cUrea、白蛋白和膽固醇這樣的參數(shù)也可以被確定。 進而，診斷用染料的含量以及患者血液中蛋白質(zhì)的含量可通過設(shè)備的光學(xué)器件來確定。光 學(xué)測量器件可用于在血液樣品的溶血化之前和/或之后確定參數(shù)的含量。所說的一些參數(shù) 需要血液樣品在測量前溶血，其他的需要在之前測量，但是在溶血之后測量可獲得更好的 結(jié)果。進而，對于一些參數(shù)來說需要確定在溶血之前在細胞中有多少含量。這可以通過在 溶血之前和之后都測量參數(shù)來確定，因為對一些參數(shù)來說細胞中的含量僅在溶血之后才可 測量。在一些情況下，設(shè)備可被控制為使得光學(xué)測量器件在血液溶血之前和血液溶血之后 操作。光學(xué)測量器件包括用于向樣品腔室中的樣品發(fā)出光照的光發(fā)射器和用于確定穿過樣 品或被樣品反射的光量的光檢測器。傳遞到光系統(tǒng)的光照優(yōu)選地是紫外到紅外區(qū)域中的， 優(yōu)選在約400-700nm的范圍。光發(fā)射器優(yōu)選是白光LED且檢測器是Si檢測器。超聲器件可布置為鄰靠樣品腔室的側(cè)壁。替換地，第二超聲器件可形成側(cè)壁的一 部分。優(yōu)選地，第一和第二超聲器件適于協(xié)同地操作。第一和第二超聲器件可適于同時 地操作或彼此獨立地操作。在本發(fā)明的文字中，術(shù)語“協(xié)同地”應(yīng)理解為使得第一和第二超 聲器件的工作造成第一和第二側(cè)壁以相同的頻率震蕩，其中，它們的零值和最大值同時出 現(xiàn)。為了獲得最有效的溶血，進一步優(yōu)選的是，當(dāng)往復(fù)運動時，側(cè)壁沿相反的方向運動，要么 朝向彼此，要么遠離彼此。優(yōu)選地，超聲器件操作為在系統(tǒng)中獲得20-100kHZ范圍的震蕩頻 率，更優(yōu)選的是30kHz，其是對血液樣品的溶血來說很有效的頻率范圍。在一個實施例中，超聲器件包括分別連接到第一和第二側(cè)壁的第一和第二壓電元 件。使用壓電元件具有的優(yōu)點是其使得超聲器件的工作非?？煽?。進而，壓電元件相對地 并不昂貴且非常有效。用于與根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備一起使用的壓電元件優(yōu)選能相對于所施加 的電勢能提供很大的運動。在另一實施例中，第一超聲器件包括與第一側(cè)壁接觸的第一電極，且第二超聲器 件包括與第二側(cè)壁接觸第二電極，交流電施加于第一和第二電極，用于在側(cè)壁中產(chǎn)生超聲 波。當(dāng)兩個電極通過AC電壓產(chǎn)生器連接時，施加在電極上的電壓導(dǎo)致側(cè)壁往復(fù)運動。側(cè)壁 的震蕩頻率通過施加在電極上的電勢的頻率來決定，且震蕩幅度通過電勢來決定。優(yōu)選地，超聲器件工作l_5s，更優(yōu)選的是2s。當(dāng)操作超聲器件時，來自側(cè)壁往復(fù)運 動的一些能量將作為熱量傳遞到樣品，且應(yīng)確保操作時間足夠短以避免樣品過熱，這種過 熱會導(dǎo)致樣品本性改變。在優(yōu)選實施例中，第一和第二側(cè)壁以及第一和第二超聲器件對稱布置在樣品腔室 周圍。這種構(gòu)造的一個優(yōu)點是其更易于獲得側(cè)壁的對稱往復(fù)運動。如上所述的具有兩個電極的超聲器件的實施例就是一例。當(dāng)施加經(jīng)選擇的AC電勢時，可以獲得的側(cè)壁震蕩使得樣 品腔室處于震蕩的節(jié)點(nodalpoint)，這導(dǎo)致側(cè)壁朝向彼此或遠離彼此往復(fù)運動。樣品腔室的側(cè)壁可以制造為一件元件或它們可以用分開的元件制造。在一些情 況，會需要用一件元件形成樣品腔室，以避免許多制造步驟；在其他情況下，用獨立的元件 形成腔室比較有利，由此能按對強度、環(huán)境密封性等的需要來選擇不同元件。為了增加往復(fù)運動質(zhì)量的慣性，設(shè)備可包括第一和第二質(zhì)量元件，所述元件分別 耦聯(lián)到第一和第二超聲器件。增加往復(fù)運動質(zhì)量的一個優(yōu)點是可以獲得更一致的往復(fù)運 動。一個或多個質(zhì)量元件可包括任何材料，只要元件的質(zhì)量能被調(diào)整為能獲得超聲波的所 需震蕩頻率即可。為了獲得緊湊的系統(tǒng)，優(yōu)選的是，光學(xué)系統(tǒng)的光度測定發(fā)射器位于第一質(zhì)量元件 中且光度測定檢測器位于第二質(zhì)量元件中。在優(yōu)選實施例中，設(shè)備進一步包括殼體，該殼體容置樣品腔室和第一和第二超聲 器件，其中，第一和第二質(zhì)量元件每一個具有一個或多個彈性元件，所述彈性元件彈性地將 每個質(zhì)量元件固定到殼體。彈性元件允許質(zhì)量元件與超聲器件一起往復(fù)運動，但是限制質(zhì) 量元件的運動。彈性元件可以形成質(zhì)量元件的一部分。作為例子，至少一個質(zhì)量元件可包括從質(zhì) 量元件的外表面延伸的凸緣形式的彈性元件。一個或多個質(zhì)量元件可包括多個彈性元件。 在一個實施例中，每個質(zhì)量元件包括兩個彈性元件，每個彈性元件是從質(zhì)量元件徑向延伸 的凸緣形式。通過設(shè)置至少兩個彈性元件，質(zhì)量元件可在兩個位置懸掛起來，即在相對于應(yīng) 做的往復(fù)運動方向的兩端處，由此避免質(zhì)量元件沿其他方向運動。在優(yōu)選實施例中，經(jīng)由彈 性元件懸掛在殼體中可使得樣品腔室的側(cè)壁抵靠彼此扭曲。優(yōu)選地，質(zhì)量元件用鋁或鈹銅制造并具有I-IOg的重量，優(yōu)選的是每個6g。


將參見附圖對本發(fā)明進行描述，其中；圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的截面的等軸視圖，圖2顯示了用于容置血液樣品的腔室的截面圖，和圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的截面圖。
具體實施例方式
圖1和3顯示了用于使得血液樣品溶血和用于測量其至少一個參數(shù)的設(shè)備100。 設(shè)備100被容置在被端部部件150、152所封閉的殼體130中。該殼體約30mm長、20mm寬。 設(shè)備100包括用于容置血液樣品的腔室102，見圖2。腔室102通過第一側(cè)壁104和第二側(cè) 壁106限定，見圖2。兩個側(cè)壁104、106用玻璃制造并具有2mm的厚度。側(cè)壁之間的距離是 約0. 1mm。腔室102包括入口 112，血液樣品通過該入口傳送到腔室102，如箭頭114所示。 此外，腔室102限定出出口 116，容置在腔室102中的血液樣品通過該出口傳送出腔室102， 如箭頭118所示。入口 112和出口 116額外地用于沖洗腔室102，以便在去除血液樣品之后 清理腔室。泵(未示出)可設(shè)置為用于將任何樣品和其他流體泵送到腔室102中或從腔室 102泵出。樣品腔室具有約Iy 1的容積。
設(shè)備100還包括第一超聲器件120和第二超聲器件122，二者都是壓電元件的形 式。第一超聲器件120的一側(cè)鄰靠第一側(cè)壁104，以使得由第一超聲器件120造成的超聲振 動傳遞到第一側(cè)壁104。相應(yīng)地，第二超聲器件122鄰靠第二側(cè)壁106，將超聲振動傳遞到 該第二側(cè)壁?？梢岳斫?，這種振動被傳遞到容置在腔室102中的血液樣品。在第一超聲器件120的相對側(cè)上，將第一質(zhì)量元件124設(shè)置為鄰靠第一超聲器件 120。由于這種鄰靠，第一超聲器件120的啟動會導(dǎo)致第一質(zhì)量元件124運動。第一質(zhì)量元 件124被設(shè)置為能增在使用設(shè)備過程中做往復(fù)運動的質(zhì)量。第一質(zhì)量元件124被近端彈性 元件126和遠端彈性元件128所懸掛。每個彈性元件126、128設(shè)置為是從第一質(zhì)量元件124 徑向延伸的凸緣的形式。應(yīng)理解，凸緣可以是附接到第一質(zhì)量元件124的分離元件。替換 地，凸緣126、128形成第一質(zhì)量元件124的一部分。在后一實施例中，質(zhì)量元件124和凸緣 126、128可以限定為單體元件，即一個元件，在凸緣126、128和質(zhì)量元件124之間沒有過渡 接縫。凸緣126、128適于鄰靠殼體130的壁。由于殼體130中的容置和凸 緣126、128的 形狀，質(zhì)量元件124主要相對于樣品腔室120的延伸部橫向運動，即沿圖3中的線c運動。 基本上由于凸緣126、128與殼體130之間的鄰靠而防止沿橫向于線c的方向的運動。類似于第一質(zhì)量元件124，第二質(zhì)量元件132設(shè)置為鄰靠第二超聲器件122。進而， 第二質(zhì)量元件132包括近端彈性元件134和遠端彈性元件136，二者迫使第二質(zhì)量元件132 與第二超聲器件122鄰靠。進而，近端彈性元件134和遠端彈性元件136將第二質(zhì)量元件 132保持在設(shè)備100的殼體130中。每個質(zhì)量元件124、132用鈹銅制造且具有約6g的重 量。每個質(zhì)量元件124、132限定出用于容置測量器件的空腔，測量器件在附圖的實施 例中包括發(fā)光器142和連接到光檢測器(未示出)的光纖144。發(fā)光器142是白色LED，發(fā) 出具有約400-700nm范圍波長的光且檢測器是Si檢測器。當(dāng)血液樣品被執(zhí)行測量時，樣品被傳送到樣品腔室102中。隨后，壓電元件120、 122以約30kHz的頻率工作約2s，由此產(chǎn)生側(cè)壁104、106的震蕩。這種震蕩被傳遞到腔室 102中的樣品，該樣品隨后被溶血。在溶血后，發(fā)光器142工作且該光照被傳送穿過樣品腔 室102中的約0. 1 μ 1的樣品。該光照隨后經(jīng)由光纖144傳遞到檢測器且被檢測的信號被 轉(zhuǎn)換為代表樣品的所需參數(shù)含量(content)的值。
權(quán)利要求
1.一種用于使血液樣品溶血并用于測量其至少一個參數(shù)的設(shè)備，該設(shè)備包括樣品腔室，用于容置血液樣品，該樣品腔室具有第一側(cè)壁和相對的第二側(cè)壁；超聲器件，用于在第一和第二側(cè)壁中產(chǎn)生超聲波，以便使得設(shè)置在第一和第二側(cè)壁之 間的血液樣品溶血；和光學(xué)測量器件，用于在已溶血的血液樣品設(shè)置在第一和第二側(cè)壁之間時測量已溶血的 血液樣品的至少一個參數(shù)，其特征在于該超聲器件包括用于在第一側(cè)壁中產(chǎn)生超聲波的第一超聲器件和用于在第二側(cè)壁中 產(chǎn)生超聲波的第二超聲器件。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，第一和第二超聲器件適于協(xié)同地操作。
3.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中，每個超聲器件包括壓電元件。
4.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中，第一超聲器件包括與第一側(cè)壁接觸的第一電 極，且第二超聲器件包括與第二側(cè)壁接觸的第二電極，對第一和第二電極施加交流電以在 所述側(cè)壁中產(chǎn)生超聲波。
5.如前述任意權(quán)利要求所述設(shè)備，其中，第一和第二側(cè)壁以及第一和第二超聲器件對 稱設(shè)置在樣品腔室周圍。
6.如前述任意權(quán)利要求所述設(shè)備，其中，樣品腔室的側(cè)壁是獨立的元件。
7.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的設(shè)備，其中，樣品腔室的側(cè)壁被制成一件元件。
8.如前述任意權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中，第一超聲器件包括第一質(zhì)量元件，且第二超 聲器件包括第二質(zhì)量元件。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，光學(xué)測量器件包括定位在第一質(zhì)量元件中的光度 測定發(fā)光器和定位在第二質(zhì)量元件中的光度測定檢測器。
10.如權(quán)利要求8或9所述的設(shè)備，還包括殼體，該殼體容置樣品腔室以及第一和第二 超聲器件，其中，第一和第二質(zhì)量元件每一個具有一個或多個彈性元件，所述彈性元件彈性 地將每個質(zhì)量元件固定到殼體。
全文摘要
一種設(shè)備(100)，用于使血液樣品溶血并用于測量其參數(shù)，包括用于容置血液樣品的樣品腔室(102)，樣品腔室具有第一側(cè)壁(104)和相對的第二側(cè)壁(106)。該設(shè)備還包括超聲器件(120、122)，用于在第一和第二側(cè)壁中產(chǎn)生超聲波，以便使得設(shè)置在第一和第二側(cè)壁之間的血液樣品溶血。進而，該設(shè)備包括光學(xué)測量器件(142、144)，用于在溶血的血液樣品設(shè)置在第一和第二側(cè)壁之間時測量已溶血的血液樣品的至少一個參數(shù)。設(shè)備的超聲器件包括用于在第一側(cè)壁中產(chǎn)生超聲波的第一超聲器件(120)和用于在第二側(cè)壁中產(chǎn)生超聲波的第二超聲器件(122)。
文檔編號G01N33/49GK102099679SQ200980127762
公開日2011年6月15日 申請日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月16日
發(fā)明者索倫·C·克羅 申請人:雷迪奧米特醫(yī)學(xué)公司