透明小容器及用于制造透明小容器的方法和成形工具

摘要

一种用于吸取体液样品并提供该体液样品进行分析的透明小容器，包括：用于接纳待分析的体液样品的入口空腔；离心作用接纳空腔，其设置成与所述入口空腔连通，使得可防止从所述入口空腔向所述离心作用接纳空腔的自发流动，并且使得通过在所述透明小容器上施加离心力可迫使来自所述入口空腔的体液进入所述离心作用接纳空腔；分析样品接纳空腔，其设置成与所述离心作用接纳空腔的至少一部分成毛细连接，以通过毛细作用提供从所述离心作用接纳空腔向所述分析样品接纳空腔的样品输运，其中所述分析样品接纳空腔具有贯穿所述透明小容器的外壁的开口，所述开口在所述分析样品接纳空腔的整个宽度上延伸。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于吸取体液样品并提供该体液样品进行分析的透明小容器(cuvette)。本发明还涉及一种制造这种透明小容器的方法和用于形成这种透明小容器的成形工具。

背景技术

US4,088,448公开了一种用于对液体混合物进行直接光学分析的透明小容器。这种透明小容器包括体部件，该体部件包括两个彼此隔开预定距离以确定光径并限定空腔的两个平表面。该空腔具有入口，该空腔经该入口与体部件的外部连通。空腔具有预定的固定容积，并且所述表面之间的预定距离使得空腔能通过毛细作用接纳样品。此外，在空腔的表面施加有反应物/试剂。

US5,472,671公开了一种具有数个空腔的透明小容器。所述空腔可设置成使得空腔之间的液体流可受离心作用控制并且允许进行毛细输运。所述数个空腔使得能够引入全血样品并对血浆进行分析。因此，该透明小容器可在相比根据US4,088,448的透明小容器而言大得多的范围内用于分析。此外，使用离心力输运空腔之间的液体使得能在不同的空腔内进行不同的反应，从而允许在使用下一反应物之前具有一段培养期(period ofincubation)。

在US6,607,701中公开了一种制造透明小容器的方法。该方法包括提供第一和第二板片，在所述板片的至少一个中设置至少一个具有预定深度的凹部，使第一板片和第二板片接合而得到带有空腔的体部件，并从该体部件上切下微小的透明小容器。该方法能够制造透明小容器，其中较深的空腔设置成比更浅的毛细入口空腔更加远离样品入口。这样该方法能够在透明小容器内制造设计复杂的空腔。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够较好地控制样品的分离以及样品与反应物的混合的透明小容器。本发明的另一个目的在于提供一种设计成能够可靠地和简单地被制造的透明小容器。

本发明的这些和其它目的通过根据独立权利要求所述的透明小容器、制造透明小容器的方法和成形工具来实现。

这样，提供一种用于吸取体液样品并提供该体液样品进行分析的透明小容器。该透明小容器包括用于接纳待分析的体液样品的入口空腔，和离心作用接纳空腔。离心作用接纳空腔设置成与入口空腔连通，使得可防止从入口空腔向离心作用接纳空腔的自发流动，并且使得通过在透明小容器上施加离心力可迫使来自入口空腔的体液进入离心作用接纳空腔。透明小容器还包括分析样品接纳空腔，其设置成与离心作用接纳空腔的至少一部分成毛细连接，以通过毛细作用提供从离心作用接纳空腔向分析样品接纳空腔的样品输运。分析样品接纳空腔具有贯穿透明小容器外壁的开口，该开口在分析样品接纳空腔的整个宽度上延伸。

透明小容器设计成可被容易地制造。分析样品接纳空腔置于透明小容器内，从而其具有贯穿透明小容器外壁且在分析样品接纳空腔整个宽度上延伸的开口。这意味着可将成形工具导入透明小容器以形成分析样品接纳空腔，并且可从透明小容器内取出成形工具而不影响透明小容器的其它空腔。这样，分析样品接纳空腔可例如通过注射模塑形成，从而可成本低廉且简单地制造透明小容器。分析样品接纳空腔的具有贯穿透明小容器外壁的开口的结构意味着透明小容器可被设计成使得液体/流体能在数个单独的步骤中被输运通过透明小容器的空腔，而仍然可使用可从分析样品接纳空腔取出的成形工具容易地制造透明小容器。因此透明小容器可具有复杂的空腔设计，同时能简单地制造透明小容器。

透明小容器的在数个步骤中输运液体的空腔结构还使得透明小容器能提供在数个步骤中与液体的反应。这样，可在透明小容器内提供数种不同的反应物，使得在透明小容器内能进行更复杂的分析。

分析样品接纳空腔可设置成防止样品从空腔的自发的进一步输运并由此提供了被限定的样品体积。

分析样品接纳空腔的与离心作用接纳空腔的至少一部分成毛细连接的结构意味着即使当全血样品被获取在入口空腔内时也可对血浆或血清进行测量。通过对透明小容器施加离心力，全血样品被迫使进入离心作用接纳空腔。离心力通过将较重的红细胞压至离心作用接纳空腔的底部而分离出红细胞和血浆。接着，血浆可通过毛细作用被吸入分析样品接纳空腔。分析样品接纳空腔防止从空腔的自发的进一步输运意味着分析样品接纳空腔限定了被吸入空腔内的血浆的体积。随后该被明确限定的样品体积可被迫使进入透明小容器的其它空腔或在分析样品接纳空腔本身内被分析。

透明小容器可设置成用于获取例如全血、血浆、血清或尿液的样品。被引入入口空腔的样品可在离心作用接纳空腔内被分离。例如，红细胞可从全血样品中被分离出去，或者干扰元素可从尿液样品中被分离出去。

入口空腔可具有贯穿透明小容器外壁的开口，该开口在入口空腔的整个宽度上延伸。由于可防止液体从入口空腔的自发输运，所以入口空腔的开口使得能在数个步骤中获取进入入口空腔的样品。在入口空腔的整个宽度上延伸的开口使得入口空腔内的气泡可在入口空腔在第二个或下一个步骤中被充填时跑出。防止液体从入口空腔的输运可确保获得正确的样品体积。这样，如果注意到入口空腔没有完全充满，则可使透明小容器再次与将被取样的液体接触，从而通过毛细作用将更多的液体吸进入口空腔。

透明小容器还可包括测量空腔，其设置成与分析样品接纳空腔连通，使得可通过对透明小容器施加离心力而迫使来自分析样品接纳空腔的体液进入测量空腔。测量空腔与分析样品接纳空腔连通的结构意味着从离心作用接纳空腔吸取的样品可被进一步输运。因此，分析样品接纳空腔内的样品可与离心作用接纳空腔内的残留物完全分离而不保持液体接触。

分析样品接纳空腔可设置成朝向测量空腔倾斜。这意味着分析样品接纳空腔内的液体被导向测量空腔，使得较小的离心力就能够迫使液体从分析样品接纳空腔进入测量空腔。通过仅施加较小的离心力就能从分析样品接纳空腔向测量空腔输运液体的可能性还意味着在该离心作用过程中液体被迫使回到离心作用接纳空腔内的风险减小。

透明小容器可包括适于使分析接纳空腔内的液体与离心作用接纳空腔内的液体分离的边缘，从而透明小容器可设置成防止液体从离心作用接纳空腔向测量空腔的虹吸传导。这样，可防止离心作用接纳空腔内的残留物与测量空腔内的样品混合。防止虹吸传导意味着在离心作用接纳空腔与测量空腔之间没有液体交换。因此，在测量空腔内可保持液体的分离。

分析样品接纳空腔的倾斜和防止从离心作用接纳空腔向测量空腔的虹吸传导共同确保了在测量空腔内可保持样品的被明确限定的体积和含量。

分析样品接纳空腔与测量空腔之间的通道可包括弯曲部。即使在对透明小容器施加搅动力以使测量空腔内的液体与反应物混合时，该弯曲部也可防止液体从测量空腔上升回到分析样品接纳空腔内。

在测量空腔内可设置反应物。这样，被输运到测量空腔内的样品可与测量空腔内的反应物混合。这意味着无需在用透明小容器获得样品之前制备样品。因此，可使用透明小容器非常容易地进行测量。

分析样品接纳空腔可由邻近空腔的防止液体从空腔的毛细输运的厚度界定。液体的毛细输运可通过导管发生。通过以较大的厚度界定分析样品接纳空腔，可防止从分析样品接纳空腔的毛细输运。

一通道可提供分析样品接纳空腔与离心作用接纳空腔之间的毛细连通并且该通道可设置成在距离离心作用接纳空腔底部一定距离处终止。这尤其适合于对血浆进行分析和用透明小容器获取全血样品的情况。离心作用将使红细胞积聚在离心作用接纳空腔的底部。这样，通道设置成在距离底部一定距离处终止意味着与分析样品接纳空腔的毛细连通可将血浆吸入分析样品接纳空腔，而将红细胞留在离心作用接纳空腔的底部。

分析样品接纳空腔在与通道的界面上可具有锐缘。当分析样品接纳空腔内的样品被迫使进入测量空腔内时，锐缘起作用以断开离心作用接纳空腔内的样品和残留物与通向分析样品接纳空腔的通道之间的液体接触。

本发明还提供了制造用于吸取体液样品并提供该体液样品进行分析的透明小容器的方法。该方法包括：提供用以形成透明小容器的透明小容器基体材料，使用至少一个成形工具使透明小容器成形。成形工具设置成伸进所述透明小容器基体材料以形成透明小容器，该透明小容器具有：用于接纳待分析的体液样品的入口空腔；离心作用接纳空腔，其设置成与入口空腔连通，使得可防止从入口空腔向离心作用接纳空腔的自发流动，并且使得通过在透明小容器上施加离心力可迫使来自入口空腔的体液进入离心作用接纳空腔；和分析样品接纳空腔，其设置成与离心作用接纳空腔的至少一部分成毛细连接，以通过毛细作用提供从离心作用接纳空腔向分析样品接纳空腔的样品输运。所述方法还包括经透明小容器的侧壁取出成形工具。

该方法包括借助于伸进透明小容器基体材料的成形工具形成透明小容器的空腔并且经透明小容器的侧壁取出成形工具。这样，能以需要少量步骤的自动化的方法实现透明小容器的制造。空腔可使用至少一个成形工具同时形成。因此，提供了简单且成本低的制造透明小容器的方法。

透明小容器的成形可借助于注射模塑进行，从而提供了适于使用成形工具的简单且成本低的制造方法。

成形工具可设置成伸进所述透明小容器基体材料内以形成还包括测量空腔的透明小容器，所述测量空腔设置成与分析样品接纳空腔连通，使得通过在透明小容器上施加离心力可迫使来自分析样品接纳空腔的体液进入测量空腔。

由此，制造出这样的透明小容器，其中从离心作用接纳空腔吸取的样品可被进一步输运。因此，分析样品接纳空腔内的样品可与离心作用接纳空腔内的残留物完全分离而不保持液体接触。测量空腔可使用成形工具形成，从而制造仍然简单且成本低。

所述方法还可包括将反应物引入测量空腔内并且在测量空腔内干燥反应物。这样，测量空腔在制造期间被供给以反应物，从而无需在用透明小容器获取样品之前制备样品。

本发明还包括提供一种用于形成透明小容器的成形工具。该成形工具设置成插入透明小容器基体材料以在基体材料中形成空腔，并且还设置成在空腔已形成时从透明小容器基体材料中取出。该成形工具包括：形状与透明小容器的入口空腔相反的第一突出部；形状与透明小容器的离心作用接纳空腔相反的第二突出部，所述第二突出部设置为形成与入口空腔相邻的离心作用接纳空腔并且所述第二突出部的厚度可防止液体从入口空腔向离心作用接纳空腔的毛细输运；以及形状与透明小容器的分析样品接纳空腔相反的第三突出部，所述第三突出部设置为形成邻近离心作用接纳空腔的分析样品接纳空腔并且所述第三突出部的厚度使得液体可从离心作用接纳空腔向分析样品接纳空腔进行毛细输运。

该成形工具使得能够实现如上所述的简单且成本低的制造透明小容器的方法。

成形工具还可包括形状与透明小容器的测量空腔相反的第四突出部，所述第四突出部设置为形成邻近分析样品接纳空腔的测量空腔并且所述第四突出部的厚度可防止液体从分析样品接纳空腔向测量空腔的毛细输运。

第一和第二突出部可设置在共同的第一成形芯(shaping core)上，而第三突出部可设置在第二成形芯上。这样，通过替换成形芯之一，可将成形工具用于制造在设计上稍有不同的透明小容器。

或者，将所有突出部都设置在共同的成形芯上。这意味着对成形工具的控制很简单，因为无需使两个不同的成形芯彼此精确地相关联。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于吸取体液样品并提供该体液样品进行分析的透明小容器。该透明小容器包括：用于接纳待分析的体液样品的入口空腔；离心作用接纳空腔，其设置成与入口空腔连通，使得可防止从入口空腔向离心作用接纳空腔的自发流动，并且使得通过在透明小容器上施加离心力可迫使来自入口空腔的体液进入离心作用接纳空腔；分析样品接纳空腔，其设置成与离心作用接纳空腔的至少一部分成毛细连接，以通过毛细作用提供从离心作用接纳空腔向分析样品接纳空腔的样品输运，其中所述分析样品接纳空腔设置成防止样品从空腔的自发的进一步输运并由此提供了被限定的样品体积；以及测量空腔，其设置成与分析样品接纳空腔连通，使得通过在透明小容器上施加离心力可迫使来自分析样品接纳空腔的体液进入测量空腔。

分析样品接纳空腔的与离心作用接纳空腔的至少一部分成毛细连接的结构意味着即使当全血样品被获取在入口空腔内时也可对血浆或血清进行测量。通过对透明小容器施加离心力，全血样品被迫使进入离心作用接纳空腔。离心力通过将较重的红细胞压至离心作用接纳空腔的底部而分离出红细胞和血浆。接着，血浆可通过毛细作用被吸入分析样品接纳空腔。分析样品接纳空腔防止从空腔的自发的进一步输运意味着分析样品接纳空腔限定了被吸入空腔内的血浆的体积。随后该被明确限定的样品体积可被迫使进入透明小容器的其它空腔或在分析样品接纳空腔本身内被分析。

透明小容器提供了在分析样品接纳空腔内获得被明确限定的样品体积的可能性。透明小容器使得可在入口空腔内获取全血样品并在分析样品接纳空腔内提供血浆样品。这意味着无需在用透明小容器获取样品之前分离出血浆。这使得透明小容器非常容易使用。

附图说明

现在参照附图仅通过示例更详细地说明本发明。

图1是根据本发明的第一实施例的透明小容器的透视图。

图2是根据本发明的第二实施例的透明小容器的透视图。

图3是用于制造图1的透明小容器的成形工具的透视图。

图4是用于制造透明小容器的方法的流程图。

具体实施方式

现在参照图1对根据本发明一实施例的透明小容器10进行说明。透明小容器10是一次性的，在用于分析之后被废弃。这意味着透明小容器10不需要复杂的处理。

透明小容器10可用于分析任何体液如全血、血浆、血清或尿液的样品。但是，在下面的说明中仅涉及对全血样品的分析。本领域技术人员能根据下面的说明进行对其它体液的分析。

透明小容器10包括体部件12，该体部件具有可由操作者接触而不会引起对分析结果的任何干扰的基体14。基体14也可具有可与分析设备中的透明小容器保持器相配合的突出部16。突出部16可设置成使得透明小容器10正确地安置在分析设备中。

透明小容器10包括形成在体部件12中并由体部件12内的相对的壁限定的空腔。所述空腔经体部件12的外壁敞开，从而空腔可借助于成形工具在制造透明小容器10期间形成，该成形工具在空腔已形成时从透明小容器10被取出。每个空腔具有朝向透明小容器的外壁由非递减函数描述的宽度和高度。因此，成形工具可被取出而不会影响已形成的空腔。

透明小容器10包括入口空腔18。入口空腔18被限定在透明小容器10内的相对的壁之间，所述壁设置成彼此接近以使得在入口空腔18中可产生毛细力。入口空腔18与透明小容器10的外部连通以使得血液可被吸入透明小容器10。入口空腔18设置在透明小容器10的尖端以有利于将样品吸进入口空腔18。

透明小容器10还包括离心作用接纳空腔20。离心作用接纳空腔20具有防止液体从入口空腔18的毛细输运的厚度。入口空腔18可具有邻近离心作用接纳空腔20的具有极薄厚度的区域以进一步确保从入口空腔18向离心作用接纳空腔20没有毛细输运。透明小容器10可受到外部离心力的作用以便迫使液体从入口空腔18进入离心作用接纳空腔20。

由于透明小容器10设置成防止从入口空腔18的输运，因此入口空腔18可在数个步骤中被充填以样品而不会获取过量的液体。这样，当入口空腔18尚未被适当充满时，更多的液体可被吸进入口空腔18以充满空腔。这意味着可一直获得与入口空腔18的容积相对应的被明确限定的样品体积。此外，入口空腔18经透明小容器10的外壁敞开，使得气泡能够跑出从而适当地充填入口空腔18。

透明小容器还包括与离心作用接纳空腔20液体连通的分析样品接纳空腔22。通道24使分析样品接纳空腔22与离心作用接纳空腔20连接。通道24在距离离心作用接纳空腔20的底部一定距离处终止。通道24和分析样品接纳空腔22具有设置成靠在一起而使得可产生将液体从离心作用接纳空腔20吸入分析样品接纳空腔22的毛细力的壁。由于通道24在距离离心作用接纳空腔20一定距离处终止，所以样品的残留物将留在离心作用接纳空腔20内。这意味着分析样品接纳空腔22可接纳所获得样品的在离心作用过程中与样品的其余部分分离的特定部分。分析样品接纳空腔22可具有朝向通道24的锐缘。该锐缘提供了液体分割功能，使得从分析样品接纳空腔22被输运的液体可与通道24内的液体分离。

分析样品接纳空腔22具有极窄的边缘以防止离开分析样品接纳空腔22的毛细输运。这意味着分析样品接纳空腔22将接纳充填空腔22的液体，而在透明小容器10不受到外力作用的情况下不会有液体从空腔22跑出。因此，被明确限定体积的样品可被吸入分析样品接纳空腔22。

透明小容器10还包括测量空腔26和连接分析样品接纳空腔22与测量空腔26的通道28。通道28具有防止液体从分析样品接纳空腔22进行毛细输运的厚度。透明小容器10也可受到外部离心力作用以便迫使液体从分析样品接纳空腔22进入测量空腔26。分析样品接纳空腔22朝向测量空腔26倾斜。这意味着仅需要较小的离心力就可迫使液体从分析样品接纳空腔22进入测量空腔26。在进一步的离心作用过程中，分析样品接纳空腔22的锐缘将液体分割为从分析样品接纳空腔22进入测量空腔26的液体和被推入通道24而返回离心作用接纳空腔20的液体。

测量空腔26包括反应物。接纳在测量空腔26内的样品在对样品进行测量之前与反应物发生反应。反应物可设置在测量空腔26的壁的表面上，使得样品一进入测量空腔26就与反应物接触。这样，一旦样品进入测量空腔26反应就开始。

或者，反应物可设置在测量空腔26的分离的部分内，使得可在反应开始之前对样品进行空白测量(blank measurement)。反应物将溶解并且可对透明小容器10施加外部搅动力以彻底地混合样品与反应物。

通道28包括弯曲部30。这意味着在混合样品与反应物期间可防止液体上升回到分析样品接纳空腔22。

透明小容器10使得能够控制液体向不同空腔的输运。在样品被送至测量空腔26之后，可防止液体在离心作用接纳空腔20和测量空腔26之间的交换。第二次离心作用将液体分离到不同空腔内。这样，分析样品接纳空腔22可完全变干。于是可防止虹吸传导，这是因为离心作用接纳通道20内的液体与测量空腔26内的液体之间没有液体接触。

现在参照图2对根据第二实施例的透明小容器110进行说明。透明小容器110类似于第一实施例的透明小容器10。但是，透明小容器110不包括测量空腔。透明小容器110设置成用于对分析样品接纳空腔122内的样品进行分析。反应物设置在分析样品接纳空腔122内。该透明小容器110仍可用于从全血样品中分离血浆，并且使用适中的搅动力可使血浆与分析样品接纳空腔122内的反应物混合而不将红细胞引入分析样品接纳空腔122。

根据可选实施例，透明小容器的空腔彼此之间具有不同的关系。根据一个可选方案，测量空腔和分析接纳空腔与测量空腔之间的通道无需设置成经体部件的外壁直接敞开。相反，这些空间可设置在分析接纳空腔的内部并且仍然可借助于在空腔已经形成时从透明小容器取出的成形工具来形成。通道和测量空腔可设置成比分析接纳空腔具有更小的宽度和高度并且由此可通过可取出而不影响分析接纳空腔形状的成形工具形成。根据另一个可选方案，分析接纳空腔可设置成与离心作用接纳空腔直接连接以通过毛细作用从与分析接纳空腔邻接的离心作用接纳空腔的一部分接收液体。根据又一个可选方案，空腔可形成为经透明小容器的两个邻接的外壁敞开。这样，通过用于形成从透明小容器内的两个邻接壁延伸的相应空腔的两个不同的成形工具可形成不同的空腔。例如，第一成形工具可形成入口空腔和从透明小容器的一个壁延伸的离心作用接纳空腔。第二成形工具可形成分析接纳空腔和离心作用接纳空腔与分析接纳空腔之间的通道以及从透明小容器的邻接壁延伸的测量空腔。这两个成形工具需要在透明小容器内接触以使得不同的空腔可彼此连接。

现在说明使用透明小容器10进行分析的方法。全血样品被吸入透明小容器10。样品可从被刺破的手指直接获得。这样，可非常轻易地获取血样而几乎不导致患者疼痛。然后将透明小容器10置于分析仪器中。透明小容器10被分析仪器旋转，使得入口空腔18内的液体由于透明小容器10的运动而被迫使进入离心作用接纳空腔20。随后使透明小容器10停止，而样品处在离心作用接纳空腔20内。现在全血样品已分离成红细胞和血浆。较重的红细胞被压到离心作用接纳空腔20的底部。血浆借助于毛细力经通道24被吸入分析样品接纳空腔22。接着，再次旋转透明小容器10，使得分析样品接纳空腔22内的血浆样品被迫使进入测量空腔26。透明小容器10与分析样品接纳空腔22一同旋转，从而引起测量空腔26的旋转运动。这意味着分析样品接纳空腔22内的液体也多多少少地被朝向测量空腔26的旋转运动挤压，这进一步确保了分析样品接纳空腔22内的样品被迫使进入测量空腔26内。

现在参照图3对用于在制造期间形成透明小容器的成形工具200进行说明。成形工具200具有基部202，该基部提供在制造透明小容器期间由器具操控的把手。成形工具200将被导入而伸进透明小容器以在制造期间形成空腔并在空腔形成后从透明小容器被取出。成形工具200具有与将被形成的空腔相对应的突出部204、206、208、210。突出部204、206、208、210具有与空腔相反的形状。突出部204、206、208、210并排设置在成形工具200上，使得空腔彼此连接地形成在透明小容器内。如图3所示，突出部204、206、208、210可设置在一个共同的成形芯上。

或者，成形工具200可包括两个或多个可提供一个或多个突出部的分离的成形芯。可通过简单地更换一个或多个成形芯而在生产线中柔性地改变将要制造的透明小容器的设计。这样，相同的成形芯可用于数种不同的透明小容器设计。

成形工具200具有形状与透明小容器的入口空腔相反的第一突出部204、形状与透明小容器的离心作用接纳空腔相反的第二突出部206、形状与透明小容器的分析样品接纳空腔相反的第三突出部208以及形状与透明小容器的测量空腔相反的第四突出部210。

现在参照图4说明用于制造透明小容器的方法。首先，提供透明小容器基体材料，步骤300。这可以是在分析期间要使用的波长内具有低的辐射吸收率的塑料材料。这些材料可例如为聚苯乙烯、PMMA或聚碳酸酯。

使透明小容器基体材料熔化以形成模塑材料并将模塑材料注塑在模腔内，步骤302。将成形工具伸入模腔从而在透明小容器内形成空腔。使透明小容器在模腔内冷却以获得期望的形状，步骤304。当形状已稳定时，从透明小容器内取出成形工具并且可将制成的透明小容器从模腔内取出，步骤306。

所述制造方法适于完全地自动化。透明小容器可高速率/效率地被制造。这使得制造方法简单且成本低。

应当强调，此处所述的优选实施例决非限制性的，在由所附权利要求限定的保护范围内，许多可选实施例都是可能的。