用于收集流体中的样本的装置

摘要

第一方面提供了一种用于收集流体中的样本的装置，该流体相对于该装置具有基本上定向的流动并且基本上平行于该装置。该装置包括长形的本体和多个基本连续的阻挡件，阻挡件从本体的表面相对于纵向轴线径向地延伸，并且阻挡件沿着本体的长度设置。在阻挡件沿着本体的长度同心地设置、例如基本上垂直于装置的本体的长度的情况下，可以显著降低要被收集的样本所在的液体的流动速度。流动速度的这种降低提高了用于收集的装置保留样本的几率。阻挡件可以形成定向的收容部。

说明书

技术领域

各个方面及其实施方式涉及用于从液体流中收集样本的装置，该液体流包括生物和人类的血液流、特别是血管中的血液流。

背景技术

身体中的某些样本可能为特定的病理疾病提供标示。如果疾病的位置未知，则难以收集这种样本。一些样本可能会被带入血液流或身体内其他液体流。由于所有血液流经心脏，可以在连接到心脏的大血管中的一个大血管或其他血管中收集样本。

WO 2010/145824公开了一种检测装置，其包括装有检测受体的功能表面。该装置具有三维结构的功能表面。该结构具有彼此面向的功能部段，这些功能部段形成能够被样品流体穿透的间隙。该间隙定形状成沿着装置的长度延伸的通道。

WO2006/116019公开了血管内刷，该血管内刷包括远端端部处的刷部段和从该刷部段延伸到血管内刷的近端端部的心轴段。刷部段包括至少一个刷元件、比如纤维、鬃毛、圈状件、脊状件或皱状件，其被构造成提供空间或间隔以保持由血管内刷活检的细胞并减少血管内刷的血栓形成性，这允许使用者随之安全地从体内的目标血管段获得血管内组织。血管内刷的远端端部处的刷部段包括至少一个刷元件，该至少一个刷元件构造成将活检细胞保持在刷上。因此，WO2006/116019旨在保留活检过程中已被血管内装置从血管壁移出的活检细胞。因此，刷元件被构造成在存在移动的流体的情况下保持活检细胞。

EP2344021A1公开了一种用于检测分析物的装置，该装置包括聚合物纤维和捕捉分子，其中，捕捉分子结合至分析物和/或链接分子。EP2344021A1的基于纤维的装置据说不仅可以检测活生物体内或体外样品中的稀有生物分析物，而且还可以高效地检测和捕获此类分析物，并保存或保护它们，直到它们可以被详细地非原位分析。EP2344021A1公开了被引入到纤维表面中以便增强流体环境中分析物与表面的相互作用的紊流器结构，因为紊流器结构的形状可以局部增强纤维的有效表面积。紊流器结构可以在收集过程期间和之后收集并保护固定的分析物，这是因为紊流器结构引起湍流，该湍流将分析物吸引到纤维表面。

这些文献没有解决当要直接从快速流动的液体中收集样本时降低液体的流动速度的问题，例如，当在高速血液流中、比如在靠近心脏的血管中收集样本时，这种问题可能非常相关。

发明内容

优选提供一种装置，该装置设置有下述结构：该结构提供了改进的样本收集。

第一方面提供了一种用于收集流动穿过脉管的流体中样本的装置。该装置包括长形的本体和多个基本连续的阻挡件，阻挡件从本体的表面相对于纵向轴线径向地延伸，并且阻挡件沿着本体的长度中的至少一部分长度设置。

在阻挡件设置成从装置本体径向延伸、例如基本上垂直于装置本体的纵向轴线的情况下，可以显著降低要被收集的样本所在的液体的流动速度。流动速度的这种降低提高了用于收集的装置保留样本的几率。

在一实施方式中，阻挡件定形状成具有开口的定向收容部，该开口指向装置本体的远端端部。身体的流与血液流一样，由于心脏的泵送活动而具有脉动性。在阻挡件定形状为具有朝向装置的特定端部引导的开口的定向收容部的情况下，在心跳周期的特定阶段将样本驱动到收容部中。在血液沿着收容部的开口的方向流动阶段期间尤其是这种情况。在另一阶段期间，如果血液流被引导远离开口，则样本被保留在收容部中，或者至少减少了样本在反向血液流的影响下离开收容部的几率。

在另一实施方式中，阻挡件定形状成在定向的流从本体的近端端部到本体的相反的远端端部的情况下，直接在阻挡件的附近产生局部涡流。这样的阻挡件相对容易制造。在收容部中进行流动再循环的情况下，样品会在收容部中保留较长的时间。

在另一实施方式中，阻挡件定形状成如果定向流是在相反方向上，则直接在阻挡件的附近产生局部涡流。在又一实施方式中，阻挡件定形状成如果定向流在两个方向上基本平行于装置的长度，则直接在阻挡件的附近产生局部涡流。

在一实施方式中，阻挡件包括同心环。该环可以相对于彼此和/或相对于装置的纵向轴线同心。在替代性实施方式中，环可以相对于彼此和/或相对于装置的纵向轴线是非同心的。

在一实施方式中，环的厚度从本体朝向环的远离装置本体的外周减小。

阻挡件也可以具有其他形状，其中，径向、纵向和切向尺寸可以沿着阻挡件的周部改变。例如，阻挡件可以具有多边形的外部形状，其中，沿着阻挡件的周部相对于装置的纵向轴线具有变化的厚度和/或径向范围和/或纵向范围。阻挡件的形状沿周部可以是不规则的、比如起伏的半径或起伏的纵向范围。

在又一实施方式中，环向装置本体的近端端部倾斜。这提供了简单而有效的收容部。

在一实施方式中，环的外部相对于本体的法线以第一角度倾斜，环的内部相对于法线以第二角度倾斜，第一角度大于第二角度。

在又一实施方式中，相邻的阻挡件形成腔。腔为有效保留样品提供了空间。

在一实施方式中，处于腔的近端的第一阻挡件的第一端部比处于腔的远端的第二阻挡件的第二端部从本体延伸地更远，该第一端部限定腔的近端部分，该第二端部限定腔的远端端部，或者，处于腔的远端的第二阻挡件的第二端部比处于腔的近端的第一阻挡件的第一端部从本体延伸地更远，该第一端部限定腔的近端部分，该第二端部限定腔的远端端部。

在一实施方式中，腔定形状为具有基本圆形横截面的环。

腔还可以具有围绕长形的本体延伸的任何其他合适的形状。由于在两个相邻的阻挡件之间形成腔，因此腔的形状由阻挡件的形状限定。通过沿着各个阻挡件的周部改变各个阻挡件的形状，也可以改变腔的形状、例如腔的宽度或深度。

在装置的纵向方向上，可以在单个装置中使用不同类型或形状的阻挡件。可以使用这些不同类型或形状的阻挡件以形成沿着装置的纵向轴线的不同形状的腔，从而影响沿阻挡件流动的液体流的流动特性，以便改善装置的样本收集。例如，可以例如针对沿着装置的不同流体的流动速度或方向而设计不同类型的腔。

第二方面提供了各部分组成的套件，其包括根据第一方面的装置、连接至该装置的引导线以及管，引导线穿过该管设置，该管布置成接纳该装置。

本发明的第三方面提供了第一方面的装置用于收集脉管中的样本的用途，所述脉管例如是生物尤其是人类的身体的血管。

脉管可以是在体内或离体的。

在一实施方式中，该装置的第三方面涉及该装置用于在上腔静脉中收集样本的用途。

附图说明

现在将结合各附图阐明本发明的各个方面和实施方式。在附图中：

图1：示出了该装置的实施方式的示意性等距视图；

图2：示出了沿着该装置的一实施方式的长度截取的横截面的一部分；

图3A：示意性地描绘了心动周期期间的流动速度的图表；

图3B：示出了在其中提供有样本的液体的流的脉动性的影响下的脉管中的样本；

图3C：示出在该装置的一实施方式的情况下的脉管中的样本；

图3D：示出了在装置的另一实施方式的情况下、或在交替流动状况下的脉管中的样本；

图4A：示出了沿着该装置的另一实施方式的长度截取的横截面的一部分；

图4B：示出了在脉动的液体流的影响下沿着该装置的该实施方式的周长行进的样本；

图4C：示出了沿着该装置的另一实施方式、或在不同脉动的液体流的影响下行进的样本；

图5：示出了该装置正缩回到管中以用于保存样本；

图6：示出了用于收集身体的脉管中的样本的系统，所述脉管优选地是例如人体中的静脉之类的血管；

图7A：示出了作为第一方面的另一实施方式的另一装置；以及

图7B：示出了图7A所描绘的装置的横截面。

具体实施方式

图1示出了用于从液体流收集样本的装置100，该液体流包括生物和人类的血液流、特别是血管中的血液流。样本可以是生物样本、化学样本、其他样本或它们的组合。生物样品包括但不限于(多)糖类、(多)核苷酸类、(多)肽类及其组合、比如有核或无核细胞或组织或其部分。

装置100包括装置本体110。围绕装置本体设置有同心环120，以作为从装置本体110径向延伸的基本连续的阻挡件。在该实施方式中，环120的平面设置成基本垂直于本体110的纵向轴线。在另一实施方式中，环120可以相对于装置本体110的纵向轴线以小于九十度的角度的方式放置。

径向延伸是指每个阻挡件设置在沿中心轴线的一个特定点处，并且不从沿中心轴线的第一位置延伸至与第一点相距一定距离的沿中心轴线的第二点。阻挡件在装置本体上设置的位置可以改变，因为阻挡件沿着本体110的外壁的周部延伸，阻挡件终止于与阻挡件开始的位置基本相同的位置、即阻挡件不沿装置本体110的外壁螺旋盘绕。沿着阻挡件与装置本体之间的连接部的线的平均方向矢量在该连接部的整个长度上、在纵向轴线的方向上基本为零。

在图1中，第一箭头130和第二箭头140表示血管中的血液流，装置100可插入血管中以收集样本。同心环120被设置为定位在本体110上的阻挡件，使得阻挡件基本垂直于该流。

此外，阻挡件基本连续地围绕本体设置。其中，基本连续的是指阻挡件在周向上包围本体的至少60％——例如具有四分之三的圆的形状——更优选为70％、75％、80％、85％或90％、并且最优选为100％。

图2示出了装置100的横截面，其中，阻挡件120具有不同的形状。图2所示的阻挡件120周向地包围本体110。此外，如图2所示的阻挡件120朝向本体110的远端端部倾斜。在该实施方式中，阻挡件120具有鲨鱼鳍状或海豚鳍状的横截面。阻挡件在本体110附近更厚，并且阻挡件120的厚度随着阻挡件120从本体延伸而减小。

阻挡件120的这种形状在每个阻挡件的基部上构成收容部122，该收容部朝向收容部122的远端侧并且在装置100的外周处敞开。因此，收容部122被设置为定向的收容部122，即收容部122的开口指向装置的远端端部，而不是从本体110笔直向外。这将结合图3A、图3B、图3C以及图3D进一步阐明。在另一实施方式中，收容部朝向装置100的近端侧敞开。

在本发明的各方面的优选实施方式中，阻挡件定形状成具有开口的定向收容部，该开口指向装置本体的远端端部或近端端部。尽管现有技术的装置旨在增加液体与装置表面之间的表面积或接触面积，或者增加装置表面处的液体湍流，以便改善分析物的收集，但是本发明在优选方面中使用具有相对于装置的纵向轴线在特定方向上敞开的收容部。这种定向的收容部在活生物体的血液流采样中发现了特别有益的应用，因为在这种情况下，血液动力学的特征在于其脉动性，即血液循环中收缩和舒张速度的差异。在本发明的各方面的优选实施方式中，当如图3A所示考虑心脏附近的上腔静脉中或该上腔静脉附近的血液动力学时，特别地但非排他性地，将阻挡件定形状成定向收容部是有利的。

图3A示出了曲线图300，其示意性地描绘了通过心脏附近的上腔静脉的血液的速度。竖向轴线表示流速。与竖向轴线在零值处相交的水平轴线表示时间。第一曲线图部分302指示朝向心脏的血液流的增加和减少的速度。血液的这种向前流动是在心房舒张和心室收缩期间产生的。第二曲线图部分304指示血液从心脏短暂地流出，这可能是在从心室收缩到舒张的过渡期间产生的。随后，第三曲线图部分306再次指示在心室舒张期间朝向心脏的血液流的增加和减少。在短暂的无血液流动时间之后，第四曲线图部分308指示血液借助于心房收缩而从心脏短暂地流出。在此阶段之后，流动将重复这种模式。

由于心房和心室的舒张和收缩，上腔静脉中的血液表现出脉动性。血液中的样本与血液一起流动并表现出脉动性。这在图3B中示出。图3B示出了白细胞310作为上腔静脉中的血液中的生物样本。在心室舒张阶段期间，白细胞沿着血管中血液的平均流动方向从第一位置312移动至第二位置314。在心房收缩期间，白细胞由于血管中的平均流动而从第二位置314向后移动至第三位置316。随后，在心房舒张和心室收缩阶段期间，白细胞310从血管中的第三位置316移动至第四位置318。

图3B示出了上腔静脉中的未受影响的流动。在另一条静脉或动脉中，脉动位移可能有很大差异，例如，在外周静脉中的脉动较少，或在肺动脉中具有更高的峰值，但几乎没有回流。此外，图3B示出了白细胞310在畅通的血液导管、即血管中的运动，而在通路中没有任何人工制品。

图3C示出了白细胞在血管和上腔静脉中的流动，特别是在血管中设置装置100的情况下。装置100在血管中设置成使得装置100的长度基本平行于血管中的平均血液流动方向。在图3C所示的实施方式中，将装置100在血管中放置成使得装置100的远端端部设置在血液流的下游，而相反的近端端部设置在相对于远端端部的上游。

借助于装置100的这种放置和阻挡件120的倾斜，在心室舒张期间，白细胞沿着收容部122的开口从第一位置322流动至第二位置324。在心室舒张末期白细胞310处于收容部122的定向开口附近的情况下，白细胞310可以在心房收缩期间在收容部122中流动至第三位置326。

在收容部122中，白细胞310受血管中总体血液流的影响减弱。因此，根据收容部122的形状，收容部122中的血液流动可能低于不存在障碍物的血管。此外，由于总体血液流以及阻挡件120的鲨鱼鳍状横截面的形状，在收容部122中的血液流中可能会产生涡流。由于收容部122中的血液的涡流或其他非线性和潜在的湍流、以及收容部122中的血液的优选较低的速度，白细胞310可以在收容部122中保留较长的时间，而不是直接在心房舒张和心室收缩的影响下离开收容部122、移动至第四位置328。

当白细胞310停留在收容部122中并且收容部122中的血液流动不同于、且优选地低于血管的总体空间中的血液流动时，白细胞310可以结合至装置100的表面并结合至阻挡件120的表面、本体110的表面、或特别地结合至两者。

在目前为止所示的实施方式中，装置100被示出为已插入到血管中，使得收容部可以在心房收缩阶段收集样本。在另一实施方式中，装置100被插入血管中，使得收容部122可以在其他阶段期间、比如在心房舒张阶段和心室收缩阶段期间收集样本。

图3D示出了替代性实施方式或替代性流动状况，其中，样本310在阻挡件120的表面上方被紧密地携带。当流体到达阻挡件的顶点时，可能导致流动分离。这可能导致收容部122中产生湍流或涡流。由于这种湍流或涡流，样本310连同分离流一起从其初始位置330被携带并进入到收容部122中以到达其第二位置332，其中，样本310随后可以以与图3C中所述类似的方式表现。

图4A示出了装置100的另一实施方式，其中，装置100具有不同形状的收容部122。在图4A所示的实施方式中，阻挡件120从本体110基本垂直地延伸。阻挡件120在同心环的两侧凹入地成形，使得收容部122具有基本圆形的横截面。阻挡件的末端被非对称地成形，使得第一悬垂部124比第二悬垂部126在收容部122上方延伸得更远。此外，第一悬垂部124比第二悬垂部126从本体110延伸得更远。这导致收容部122的开口被朝向装置100的远端端部引导，并且以这种方式，收容部122中的开口是被定向的。

图4B示出了如图4A所示的装置，其中，白细胞310在心跳的各个阶段期间处于沿着装置100的各个位置处。由于第一悬垂部124和第二悬垂部126的形状不同，所以在心室舒张期间，白细胞能够在第一悬垂部124的顶侧上方从第一位置342移动至第二位置344。然后，在心房收缩阶段期间，白细胞可以移动到第一悬垂部124的下侧下方、进入收容部122中并处于第三位置346。最终，白细胞可以离开收容部122并移动至第四位置348或停留在收容部内。

图4C示出了替代性实施方式或替代性流动状况，其中，进入到收容部122中的流是由流动分离引起的，类似于图3D的描述。到达悬垂部124的顶点的流无法跟随轮廓，而是分离成进入到收容部122中的湍流或竖向流，从而将样本310从其初始位置350携带到收容部122中而处于位置352。

如图5所示，在将样本收集在一个或更多个收容部122中的情况下，可以将装置100从血管中取出以进一步分析样本。为此，装置100连接至像杆一样的绳或线520。线520可以以单一金属或金属合金提供、包括但不限于外科用钢材、钛或富钛合金、其他金属或它们的组合。替代性地，线可以由有机聚合物构成，包括但不限于聚醚酮(PEEK)、PE、其他有机聚合物或它们的组合。在又一实施方式中，线520包括可以用于光学检查的光纤。

线520设置在管510中，以用于将装置100拉入到管中。在优选实施方式中，管510的内径略小于装置100的外径。在阻挡件120优选地具有挠性并且更优选地具有弹性性质的情况下，阻挡件120的末端被推向相邻阻挡件的表面。优选地，这样做是为了将收容部122关闭。这有助于将样本保存在收容部122中。

该装置优选地主要包括聚合物材料以提供弹性。该聚合物可以是交联聚合物、聚氨酯(PU)、聚醚酮(PEEK)、聚乙烯、其他聚合物、有机或非有机的聚合物、其他材料或它们的组合。

在装置100的本体110内，可以设置线以沿着静脉并在管510中移动装置100。这样的线也可以提供刚性。这样的线可以由钢、聚合材料和有机聚合材料、特别是一种或更多种碳纤维、其他材料或它们的组合构成。替代性地，这样的线可以是与延伸穿过装置本体的520的线相同的线。

图6示出了用于收集身体的脉管中的样本的系统600，所述脉管优选地是诸如人体中的静脉或动脉之类的血管。该系统包括装置100、线520和管510。管510连接至内部贮存器610。优选地，贮存器610被植入在对象的身体中，在该对象的身体上使用装置100来收集样本。人类可以在其体内设置有内部贮存器610，以用于药物的静脉内分配。为此，贮存器610经由管510连接至血管。

线520突出穿过贮存器610的顶部膜片612，并通过管510而被引至装置100。如图6所示，装置100的近端端部连接至线520，其中，阻挡件朝向远端端部倾斜。在另一实施方式中，阻挡件朝向近端端部倾斜。

图7A示出了作为第一方面的另一实施方式的装置700的等距示意图。装置700包括中空的装置本体710，该中空的装置本体710具有沿着装置本体710的纵向轴线设置在装置700中的导管730。阻挡件720从装置本体710的内壁径向地朝向装置700的纵向(中心)轴线延伸。阻挡件720可以被设置成基本垂直于纵向轴线或可以相对于纵向轴线倾斜。

后一种选择由图7B示出，图7B示出了装置700的沿着装置700的纵向轴线的横截面。图7B示出了具有鲨鱼鳍状横截面的阻挡件720，其提供了定向收容部722。替代性地，阻挡件720可以如图4A所示地成形、或者以其他方式形成定向的收容部。

装置700可以被提供为管，其中，装置本体主要定形状为管。在另一实施方式中，装置本体700可以显著更大，其中，多个导管730基本彼此平行地设置。

迄今为止，从装置本体径向延伸的阻挡件已经被讨论为具有基本圆形的外周。在其他实施方式中，无论阻挡件向内还是向外延伸，芯的周长、阻挡件的外周或两者都可以具有椭圆形、卵形、正方形、三角形或任何其他形状、例如多边形、曲线形，其他形状或其组合。

在一实施方式中，可以在单个装置中使用不同类型或形状的阻挡件。可以应用这些不同类型或形状的阻挡件来影响沿阻挡件流动的液体流的流动特性，以便改善装置的样本收集。

已经结合用于在体内收集样本、即用于收集脉管中的样本、并且特别是人类和生物的身体的血管中的样本的装置的使用对目前为止所讨论的实施方式进行了讨论。该装置可以具有相似的形状，也可以用来收集血液中、或其他体液中以及特别地离体的、即身体外的脉管中的体液中的样本。该装置可以位于连接至人体血管系统的导管中，例如位于连接至身体的肾脏透析装置的导管中。替代性地，该装置可以用在未连接至人体的导管或其他脉管中。但是该装置还可以用来收集其他流中的样本，例如管道中的原油流、供水系统中的水流、天然气分配系统中的气体流或其他管路携带的流体，其携带需要被收集的样品以用于进行进一步分析或用于去除这些样品本身。

在以上描述中，将理解的是，当比如层、区域或基底之类的元件被称为在另一元件“上”或“到另一元件上”时，该元件直接在另一元件上，或者也可以存在中间元件。同样，将理解的是，在以上描述中给出的值是作为示例给出的，并且其他值可能是可能的和/或可以争取的。

此外，本发明还可以以比在此描述的实施方式中提供的部件更少的部件来实施，其中，一个部件执行多种功能。同样可以使用比附图中描绘的元件更多的元件来实施本发明，其中，由所提供的实施方式中的一个部件所执行的功能被分配给多个部件。

应注意，附图仅是通过非限制性示例给出的本发明的实施方式的示意性表示。为了清楚和简洁描述的目的，本文中将特征描述为相同或分开的实施方式中的一部分，然而，应理解的是，本发明的范围可以包括具有所描述的特征中的一些特征或全部特征的组合的实施方式。词语“包括”并不排除存在权利要求中所列特征或步骤以外的其他特征或步骤。此外，词语“一”和“一种”不应被解释为限于“仅一个”，而是用来表示“至少一个”，并且不排除多个。

本领域技术人员将容易理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以修改说明书中公开的各种参数及其值，并且所公开和/或要求保护的各种实施方式可以进行组合。

所约定的是，权利要求中的附图标记不限制权利要求的范围，而仅仅是为了增强权利要求的可读性而插入。