CN111051881B - 用于控制用于凝块评估的双向力的系统和方法 - Google Patents

Abstract

分析血液或其它液体样本的系统和方法，比如执行血液凝块测试。该系统和方法在凝块形成之前和之后采用双向磁力来沿着接纳流体样本的腔室(32)中的柱(48)推动或拉动磁性垫圈(46)。磁性垫圈(46)可螺纹连接于柱(48)。在其它实施例中，腔室(32)构造成使得磁性垫圈(46)不旋转，而仅沿着柱(48)滑动。一旦检测到凝块(C)，就可根据期望使垫圈(46)向上或向下运动，以在凝块(C)内施加压缩力或应变，从而评估凝块(C)的弹性或牢固性。

Description

用于控制用于凝块评估的双向力的系统和方法

相关申请的交叉引用

本非临时专利申请要求于2017年8月23日提交的美国临时专利申请序列号第62/549,248号的提交日期的权益，其全部教示内容以参见的方式纳入本文。

背景

本公开涉及在凝块(clot)测试期间检测和评估流体样本(例如，人类血液)的粘度和粘弹性变化的系统和方法。

检测已置于能够改变液体特性的试剂的影响下的液体特性变化的能力具有很大的实用价值。粘度、透明度、颜色、电导率、光学密度、化学成分浓度和许多其它特性的变化已在各种测试中使用。例如，对诸如血液、食品和各种其它液体组合物(例如，工业流体、油井注入流体等)的液体的粘度变化的检测形成了许多非常实用的测试的基础。

实际上，检测人类血液粘度变化的能力甚至可能导致生死的后果。这是由于以下事实：在正常的止血与凝血或抗凝之间的适当的平衡对于维持人体循环系统的完整性以及阻止外出血和内出血绝对是必不可少的。然而，有时有必要通过增加或降低血液凝结速率来改变自然凝血系统。例如，在进行开放式心脏手术期间，通常由心脏/肺部旁路机为患者提供支持，这些旁路机在心脏停止时提供体外血液循环。为了防止血液在接触旁路系统时凝结，利用大剂量的肝素对患者进行治疗，肝素是一种天然存在的物质，其可显著延长血液的凝结时间。但是，当需要将患者从心脏/肺部旁路机中移除时，可期望患者的血液恢复其正常的凝血特性，使得其将再次能够凝结并协助愈合切口并停止内部或外部出血。肝素作用的这种逆转是通过用一种能够中和肝素或其它抗凝物质的抗凝逆转物质(例如鱼精蛋白)来治疗病人的血液而实现的。

为了在外科手术程序中成功维持抗凝并在手术结束时中和肝素，非常期望能够快速而准确地确定患者血液中肝素的浓度。不幸的是，由于肝素的活性因批次而异，并且因患者而异，因此不能简单地基于所施用的肝素的量来做出这些确定。鱼精蛋白的效力也因批次和患者而异。此外，鱼精蛋白本身可以用作抗凝剂。因此，为了使给定的肝素作用最佳逆转，仅使用一定量的鱼精蛋白是必要的，这样将直接中和特定患者血液中活性肝素的量。

肝素作用的这种逆转通过剂量反应测试来进行检测，这些剂量反应测试测量响应于不同剂量的抗凝剂的血液凝结时间的变化，以便为特定患者确定正确的抗凝剂剂量。使用凝结时间或活化凝血时间测试来确定患者的血液是否已达到所期望的抗凝水平。已经开发了肝素/鱼精蛋白(抗凝剂/中和剂)滴定试验以准确测定肝素(抗凝剂)水平。此类测试基于测量血液凝结所需的时间。因此，这些滴定测试测量凝血时间作为血液粘度的经验测量。

心脏手术中的最佳止血管理不仅需要谨慎的剂量和监测诸如肝素之类的抗凝剂，而且监测血小板功能和诸如纤维蛋白原之类的其它凝结因子也很重要。血小板功能障碍被认为是体外循环手术后过度微血管出血的主要原因。活化的血小板施加收缩力，当与聚合纤维蛋白相互作用时，它们显著增加了其拉伸强度。虽然可以通过测量血液粘度变化来测量凝结时间，但是血液凝结抗张强度变化的测量最好通过血液弹性变化来实现。

仅作为示例，授予Braun,Sr.等人的美国专利第5,629,209号(“'209专利”)公开了通过使用盒(cartridge)来检测人血液粘度变化的设备和方法，所述盒和测试设备结合用于检测血液粘度的变化。肝素化的血液通过注射端口引入盒，并填充血液接纳/分配贮存部。然后，血液从贮存部通过至少一根导管运动到至少一个接纳血液的测试腔室中，在测试腔室处进行粘度测试。在该测试中，可自由移动的铁磁物体放置在血液接纳测试腔室内。铁磁物体在测试设备中由电磁体向上移动，并经由重力拉力落下。通过在给定时间段内或给定次数的铁磁物体的上升和下降内确定铁磁物体在血液接纳测试腔室中的位置，从而检测出铁磁物体所落入的血液的粘度变化。当进入的血液样本通过导管到达血液接纳测试腔室时，可以将血液样本与血液粘度改变剂(例如鱼精蛋白)混合。在进入的血液样本前方的流体连通系统中的任何空气都通过通气口/流体插塞装置排出。另外，授予Braun,Sr.等人的美国专利第6,613,286号公开了一种相关的设备，该设备具有收缩通道，这些通道用于增加通过所述收缩通道的流体的速度，从而使液体(血液)和试剂更充分地混合。

本公开提供总体与上述内容相关的改进。

概述

实际上，本公开内容的系统和方法可以用于将试剂与液体样本混合然后测试所得液体/试剂混合物的特性的某些变化的任何测试中。所公开的系统和方法特别适合于在心脏/肺部搭桥手术期间接受抗凝治疗的患者的人体血液的凝结时间测试、剂量反应测试、并且特别是滴定测试。

当待测试的液体样本在压力下引入包含一个或多个测试腔室的盒中时，便开始了测试程序的一种示例，其中低碳铁磁垫圈定位在柱上，以用于混合测试样本和化验试剂，并且还用于感测凝结过程中的血液粘弹性变化。凝块检测可以例如通过以下方式完成：将试剂盒插入装置中，并且通过使垫圈经由磁力提升力提升并使垫圈掉落并允许其经由重力而落下，来评估样本的粘度变化。然而，仅能够主动提升垫圈的装置存在一些缺点。

在测试期间，血液凝块可以在测试腔室的地板与天花板之间的任何位置形成。当凝块在垫圈上方形成时，可以使用上述装置通过施加磁力提升力施加压力来使垫圈主动向上运动。然而，应当注意的是，由于磁力取决于磁体与垫圈之间的间隙，并且当垫圈靠近磁体时，施加了更大的提升力来压缩垫圈与测试腔室顶部之间的凝块，并在垫圈与测试腔室底部之间拉伸凝块，因此在这种方法中，凝块的应变－应力弹性测量中的应力是不受控制的。凝块的应变(压缩或拉伸)也不受控制，这是因为凝块形成时垫圈的初始位置不受控制，垫圈向上运动的距离不受控制。由于系统中的应变和应力均不受控制，因此无法重复地测量凝块的弹性。如果凝块在垫圈下方形成，则垫圈在凝块顶部的被动重力将不会使垫圈进一步下降，直到凝块开始缩回为止，这种情况要直到止血过程以后(通常至少在凝块测试开始后至少约15分钟)才会发生。鉴于上述情况，本发明人认识到，为了使血小板功能测试能够通过凝块弹性测量来评估血小板强度和功能，可期望系统的测试装置或机器能够利用受控的应力或应变距离来测量凝块弹性，并且主动受控的双向力可以实现施加在凝块上的受控应变和应力。垫圈上的双向力例如可以通过以下方式提供：使用可以由致动磁体沿两个方向进行控制的磁性垫圈，将磁性垫圈的磁极与致动磁体的磁极对选择性地准，以沿支柱推动或拉动磁性垫圈。洗衣机的位置可以用位置传感器测量。以这种方式，可以将应力或应变施加至凝块，以用于测量凝块的粘弹性。在一种实施例中，致动磁体是马蹄形磁体，该马蹄形磁体可以绕其中心轴线旋转以向磁性垫圈施加双向力。类似地，在其它实施例中，致动磁体是电磁体，并且随着电流每半个周期反转方向(交流电压或电流源)，电磁体的极性会发生变化，从而向磁性垫圈施加双向力。

附图简介

图1是盒和其中插入有盒的测试机的立体图。

图2是根据本公开的某些实施例制造的盒的俯视图。

图3是图2所示的盒的立体分解图。

图3A是将要设置有柔性顶部的图3所示的盒的立体分解图。

图4是图2所示的盒的侧视图。

图5是图2所示的盒的侧视图，其中注射器附连于该盒。

图6示出了根据本公开的盒的另一种实施例的俯视图。

图7是图6所示的盒的立体分解图。

图8是图6所示的盒的后视图。

图9是本公开的流体入口导管、流体接纳测试腔室、流体出口导管和通风口/流体插塞装置的放大俯视图。

图10是本公开的另一种流体入口导管、流体接纳测试腔室、流体出口导管和通风口/流体插塞装置的放大俯视图。

图10A是另一种盒的放大俯视图；其中，在流体接纳/分配贮存部与流体接纳测试腔室之间的导管具有收缩区域，该收缩区域与导管的第一部分成角度并以切线方式接近流体接纳测试腔室的壁。

图11是另一种盒的俯视图。

图12是图11所示的盒的后视图。

图13是图11所示的盒的仰视图。

图14是与注射器结合使用的图11中所示的盒的放大剖切剖视图。

图15是盒的另一种实施例的局部示意图，该盒包括至少一个测试腔室，该测试腔室具有可以与带螺纹的磁性垫圈接合的带螺纹的引导柱。

图16A是包括图15所示的盒(仅示出了其一部分)的系统的局部示意性图，其包括具有致动磁体的机器，该致动磁体定向成沿致动磁体的方向拉动垫圈。

图16B是图16A所示的系统的局部示意图，该附图示出了致动磁体，该致动磁体定位成沿远离致动磁体的方向推动垫圈。

图17A是图16A－16B所示的致动磁体的局部示意图，该致动磁体定向成将垫圈朝向测试腔室的地板推动以压缩形成在垫圈下方的凝块(为清楚起见，未示出流体样本的非凝结部分)。

图17B是图16A－16B所示的致动磁体的局部示意图，该致动磁体定向成将垫圈朝向测试腔室的天花板拉动以压缩形成在垫圈上方的凝块(为清楚起见，未示出流体样本的非凝结部分)。

图17C是图16A－16B所示的致动磁体的局部示意图，该致动磁体定向成将垫圈朝向测试腔室的底部推动以拉伸形成在垫圈内的凝块(为清楚起见，未示出流体样本的非凝结部分)。

图18A是包括测试腔室的替代实施例的局部示意性剖视图，该测试腔室具有定位在引导柱上的磁性垫圈。

图18B是图17A所示的测试腔室的俯视图。

图19A是包括盒(仅示出其一部分)的系统的局部示意图，该盒包括一个或多个图17A－17B所示类型的测试腔室，其示出了致动磁体，该致动磁体定位成沿远离致动磁体的方向推动垫圈。

图19B是图18A所示的系统的局部示意图，该附图示出了致动磁体，该致动磁体定位成沿朝向致动磁体的方向拉动垫圈。

详述

借助背景，图1描绘了概念上与用于测试与试剂混合的液体的一些特性的机器12相关联的一次性盒10的一种示例。机器12可以设置有一个或多个传感器装置(对于测试机器制造领域的技术人员来说是已知的)，用于检测给定液体/试剂样本的各种特性。例如，一个或多个感测装置可以用于检测样本(或放置在样本中的物体，例如图9、10和14中所示的铁磁垫圈)的粘度、半透明性、颜色、光密度、电导率、磁性、流体成分浓度、电磁响应等。换言之，在本公开的一些示例性实施例中，机器12将设有不止一种感测装置，使得机器12可以同时(或顺序地)检测被测样本的不止一种特性。这种机器12将通常包括基部14和上部16。上部16可以包括诸如图1所描绘的显示装置18(包括触敏显示屏)。盒保持机构(未示出)包含在机器12的基部14内。盒10经由可选地位于基部14前方的狭槽20中而插入到盒保持机构中。

由于可以进行的(一个或多个)测试的性质，可以在盒10充满待测试的液体样本之前或之后将所述盒10插入到机器12中。图1还描绘了用于将待测试的液体充满盒10的注射器22。在一些实施例中，在将盒插入到基部14中的狭槽20中之后，使用注射器22将液体样本充满盒10。此后，注射器22以图1所示的方式保持附连于盒10。在如此连接的情况下，注射器22可以方便地用作盒10的“手柄”。该注射器/手柄特征在执行与将盒10放置在盒接纳狭槽20中并随后从所述狭槽中移除盒10相关联的手动操作中非常有用。盒及其注射器/手柄可以作为整体丢弃。此功能可用于防止机器操作员意外接触被测液体。

在将包含液体样本的盒10放置在狭槽20中之后，机器12根据所期望的测试类型遵循预定的程序执行分析测试。此类程序对于制造测试机的技术人员是已知的。还可将这些测试结果与其它编程的测试信息和/或其它测试结果进行比较(例如，通过计算机编程的比较)。例如，可以实行美国专利第5,629,209号(Braun,Sr.等人)中教导的详细测试程序，该专利的全部公开内容以参见的方式纳入本文。同样地，机器12可以在显示屏18上显示测试结果。

图2示出了诸如图1所示的盒10的一种实施例的俯视图。盒10基本上是平面的，并且由相对于被测液体/试剂样本呈惰性的坚固的刚性材料(例如，塑料或丙烯酸)形成。形成盒10的刚性材料可以是部分透明或全透明的。盒10可制造为一体件或整体件(例如，通过注射成型技术)，或者它可由各种单独的部件组装而成。在一种制造方法中(参见图3)，在将液体样本改变试剂(例如，改变血液粘度的试剂)放置在盒底部10(B)中的导管(例如，导管30A)中之后，分开的且不同的盒顶部10(T)附连于盒底部10(B)。在一些实施例中，盒顶部10(T)将是柔性材料，其用于覆盖流体连通系统的顶部，并由此形成盒的顶部。该柔性材料可以是基于聚合物的、基于纸的材料。在任一种情况下，材料都应当不透过液体样本。在其它实施例中，该柔性材料将具有类似于标签的质量，因为其下侧的选定部分设有粘合材料。该标签的顶部可以具有印刷材料，比如使用盒的说明、条形码、警告语和/或技术规格等。在另外的实施例中，盒的顶部将是刚性的、透明的塑料材料，比如

BoPET(双轴定向的聚对苯二甲酸乙二醇酯)。然而，应当理解的是，各种其它类型的塑料材料也可用于这种顶部10(T)，只要它们在顶部10(T)与盒底部10(B)之间提供不透流体的密封即可。盒底部10(B)可以由兼容的塑料制成，此类塑料能够通过胶水或粘合材料以邻接关系保持。

如图2所示，盒10设有位于盒10的标称后部26中的注射端口24(例如鲁尔锁)。液体样本通过该注射端口24引入盒10中。注射的液体在进入盒之前可已经与试剂混合。然而，在某些实施例中，液体和试剂的混合发生在盒10内。在任何情况下，注射端口24将液体样本引导到流体接纳/分配贮存部28中。液体样本从流体接纳/分配贮存部28中经过一个或多个流体入口导管30A、30B、30C……30F等。每个这样的导管分别通向流体接纳测试腔室32A、32B、32C……32F等，每个腔室具有引导柱48A、48B、48C……48F等在一些实施例中，流体导管具有狭窄的区域以减小血液流速，这会导致空气滞留在流体接纳测试腔室32A、32B、32C……32F等中。用于使对象液体(例如血液)通过盒10的这种运动的动力是由流体注射或泵送机构提供的。诸如图1中所示的注射器22之类的手动注射器可以用于将液体样本泵送通过盒10。在一些实施例中，导管30A、30B……30F设有收缩部分30A(1)、30B(1)……30F(1)，这些收缩部分与通常朝向相应的流体接纳测试腔室32A、32B……32F的中心对其相应的壁区域的方向成角度。

每个流体接纳测试腔室32A、32B、32C等可与流体接纳/分配贮存部28等距。因此，液体样本同时或几乎同时从流体接纳/分配贮存部28运动到每个流体接纳测试腔室32A、32B、32C等中。在其中被测试的液体样本是人类血液的那些实施例中，每个流体接纳测试腔室32A、32B、32C等可以具有大约100微升至大约250微升的容积。尽管在图2中示出了六个流体接纳测试腔室32A、32B、32C等，但应当理解的是，可以在盒10中形成任何期望数量的流体接纳测试腔室。实际上，合适的盒只能包含一个这样的流体接纳测试腔室。

同样，在各种实施例中，将几乎同时充满多个流体接纳测试腔室32A、32B、32C等，以便提高分析测试结果的准确性。为了实现这种近乎同时的充满，流体接纳/分配贮存部28可以设为大致半圆形的构造，使得在被充满时，其充当歧管，该歧管倾向于将液体样本均匀地递送至流体接纳测试腔室32A、32B、32C等。如图3、4和5所示，注射端口24进入盒10的顶部10(T)和后部26。然后将其加压(例如，通过注射器)到流体接纳/分配贮存部28中。如从图14中可以更好地看到的，导管30A、30B、30C等能够可选地沿着流体接纳/分配贮存部28的前端34排列。导管30A、30B、30C等可以定位成相对于从注射端口24通向流体接纳/分配测试腔室28的流体入口的位置更靠近流体接纳/分配贮存部28的顶部。因此，流体样本可以进入流体接纳/分配贮存部28的一端的下部，基本上充满流体接纳/分配贮存部28，然后在流体接纳/分配贮存部28的相对较高的位置离开所述腔室28。

当将液体样本泵送到所述盒中时，必须排出盒10中包含的任何空气。为此，每个流体接纳测试腔室32A、32B、32C等均设有流体接纳测试腔室32A引出的第二导管36A，36B，36C等(“流体出口导管”)，这些第二导管从给定的流体接纳测试腔室32A、32B、32C等通向给定的通气口/流体插塞装置38A、38B、38C。这种通风口/流体插塞在图9和10中详细描述。当液体样本进入盒10并移动到流体接纳/分配腔室28中时，包含在导管30A、30B、30C等、流体接收/分配容器28、流体接收测试腔室32A、32B、32C等、流体出口导管36A、36B、36C等以及通风口/流体插塞装置38A、38B、38C等中的空气在进入的流体之前被驱动并从盒10中排出。在一些实施例中，该通风将经由通气口/流体插塞装置38穿过盒10的底侧40(参见图13和14)进行。该通风也可以通过盒10的顶部10(T)或(一个或多个)侧面42进行。出口导管36A，36B，36C等可以在与流体入口导管30A、30B等进入其相应的流体接纳测试腔室32A、32B等的位置基本上相反的位置处离开其相应的流体接纳腔室32A、32B等。

当进入的液体到达通气口/流体插塞装置38时，形成永久的液体锁。这防止了液体通过盒10的任何进一步运动。换言之，通气口/流体插塞装置38允许由进入的液体移位的空气离开盒10，但是防止液体经由所述通气口/流体插塞装置38离开盒10。在一种实施例中，通气孔/流体插塞装置38由

塑料(Porex公司第X6870号)形成。该材料对于诸如空气之类的气体是多孔的，但是对于诸如血液之类的液体则不是多孔的，因此充当液体锁。由流体接纳/分配贮存部28、(一个或多个)导管30A、30B等、流体接纳测试腔室32A、32B等以及通气口/流体插塞装置38A，38B等形成的流体连通系统自动将正确量的液体放置在每个流体接纳测试腔室32A、32B等中。因此，无需由人类操作员进行液体体积测量。该自动测量动作提供了一种方式，通过该方式，流体样本的体积在各个流体接纳腔室32之间或在测试之间将不变化。机器12还可提供故障安全措施以公开任何流体接纳测试腔室32A、32B等的不完全充满。

图3是图3所示的盒10的分解立体图。在这种未组装状态下，可以将试剂容易地放置在一个或多个导管(例如导管30A)中。在本公开的一些实施例中，试剂将以溶液或悬浮液的形式放置在导管中。然后试剂的载体(水、酒精等)将蒸发，并由此留下干燥形式的试剂。然后可以例如通过胶粘，通过放置在柔性的、标签状的盒顶部10(T)的下侧上的粘合剂将盒顶部10(T)放置在盒底部10(B)上，并由此形成图1和2所示的一体式盒10。

图3A是替代实施例，其中，用于盒底部10(B)的顶部10(T)(F)由柔性材料制成，其左端示出为弯曲成远离平坦构造。顶部10(T)(F)的底侧43设有具有粘合材料45的区域。覆盖流体接纳测试腔室32A……32F的那些区域、即位于顶部10(T)(F)的底侧43上的那些标记为32A(A)……32F(A)的圆形区域可以没有粘合剂材料45。

图4是图2所示的盒10的侧视图。其具体地示出了注射端口24如何以角度β安装于盒10的顶部10(T)和/或后端26。该角度β能够可选地为约30°至约45°。

图5是图2所示的盒10的局部剖切侧视图，该盒10具有连接于注射端口24的注射器。注射器22可以用作盒10的手柄。该剖视图还表明，可以将注射器的带螺纹的鼻部25拧到带螺纹的注射端口24中。

图6描绘了另一种实施例，其中，盒10(C)设有六个流体接纳测试腔室。

图7是图6所示的盒的分解图。

图8是图6所示的盒10(A)的后视图。

图9是流体接纳测试腔室32以及与其相关联的流体入口导管30、流体出口导管36和通气口/流体插塞装置38的放大俯视图。该附图还示出了所公开实施例在测试中的用途，其中：围绕测试腔室32的一个相应的引导柱48定位的铁磁垫圈状物体46的运动用于检测样本的特性(例如，血液样本的粘度)的变化。在这种测试中，至少一个流体接纳测试腔室、并且在一些实施例中的每个流体接纳测试腔室将包含这种可自由移动的铁磁物体，比如图9、10和14中描绘的类似垫圈的物体46。当执行血液粘度分析时，铁磁性物体46在磁力作用下升高到测试腔室的顶部，然后允许通过血液/试剂混合物下落到测试腔室的底部。可以通过在各种条件下(例如，在反复升高和降低垫圈之后)检测铁磁物体的位置来测量垫圈的下降的一种或多种特征(例如，下降时间)。重复铁磁物体的这种往复运动，直到一个或多个流体接纳测试腔室中的下降时间的变化表明该一个或多个流体接纳测试腔室内的血液/试剂混合物的粘度变化为止。图9还示出了流体接纳测试腔室32可以构造成具有圆形的外壁44。如从图14可以更好地看到的，垫圈状物体46在测试腔室32内自由地垂直上升和下降。该垂直的上升和下降可由测试腔室中的引导柱48引导。实际上，引导柱48可占据垫圈状物体的中心孔50。

图9还描绘了流体样本52通过导管30泵送到流体接纳测试腔室32中。所示的导管30设有收缩通道54。如图所示，试剂56(例如，干血粘度改变试剂)示出为定位在所述收缩通道54的中心区域。在该视图中，收缩通道在通入流体接纳测试腔室32之前扩口到横截面与流体入口导管30相类似的导管部段30'中。在图9中，导管30示出为相对于流体接纳测试腔室32以替代的定向定位。换言之，实际上，流体样本的流52指向流体接纳测试腔室32的中心58。来自流体接纳测试腔室32的流体流52'以类似的方式经由流体出口导管36离开所述测试腔室。换言之，流体的出口流52'通过基本上垂直于腔室壁44的出口导管36(即，可以认为来自测试腔室32的流体流52'是从所述测试腔室的中心58附近的区域流出的)。出口导管36通向通气口/流体插塞装置38。

图10示出了又一种实施例，其中，入口导管30具有收缩通道54(包含试剂56)，该收缩通道54以基本上切向的流动型式通入流体接纳测试腔室32。换言之，流到流体接纳测试腔室32中的流体52更多地朝向测试腔室的外壁44引导，而不是朝向腔室的中心58引导(如图9所示的实施例中那样)。通过首先将切线60/60'放置在腔室壁44上使得切线基本上垂直于圆形腔室的中心线62/62'，来在图10中描绘了这种基本上切向的流动型式。收缩通道54接近流体接纳测试腔室32的壁44的角度θ可以小于45°。在一些实施例中，角度θ将小于20°；并且在一些实施例中，该角度θ将接近与切线60/60'相关联的零角度。

图10A示出了又一种实施例，其中，入口导管30具有收缩通道54(包含试剂56)，该收缩通道54以基本上切向的流动型式通入流体接纳测试腔室32。通过导管30的第一部分的流52通常指向流体接纳测试腔室32的中心58。然而，该流52以角度β引导到狭窄通道54中，这使得该流52在流体接纳测试腔室32的周界或外壁44附近以切向的方式进入所述测试腔室32(与指向流体接纳测试腔室32的中心58相反)。换言之，流到流体接纳测试腔室32中的流体52更多地朝向测试腔室的外壁44引导，而不是朝向腔室的中心58引导(如图9所示的实施例中那样)。通过首先将切线60/60'放置在腔室壁44上使得切线基本上垂直于圆形腔室的中心线62/62'，来在图10A中描绘了这种基本上切向的流动型式。收缩通道54接近流体接纳测试腔室32的壁44的角度β可以小于45°。在一些实施例中，角度β将小于20°；并且在另外的实施例中，该角度β将接近与切线60/60'相关联的零角度。

类似地，从测试腔室32出来的流体流52'也沿切向流动方向离开。通过以下事实在图10A中描绘了这种情况，即，流出测试腔室32的流体流52'遵循的方向不通过腔室的中心58，而是更切向于所述测试腔室32的圆形外壁44。通过将切线64/64'放置在腔室壁44上使得切线基本上垂直于腔室的中心线62/62'，来在图10A中描绘了这种基本上切向的流动型式。出口导管36离开流体接纳测试腔室32的壁44的角度γ可以小于45°。在一些实施例中，角度γ将小于20°；并且在其它实施例中，该角度γ将接近与切线64/64'相关联的零角度。

图11示出了根据本专利公开的教导构造的另一种盒10(B)的俯视图。在该实施例中，入口导管30A、30B、30C……30F分别对准流体接纳测试腔室32A、32B、32C等的中心，而出口导管36A、36B、36C等沿切向方向离开所述测试腔室。

图12是图11所示的盒10(B)的端视图。该附图具体地示出了当这种盒制成两层10(B)和10(T)时的本发明的一种实施例。

图13是图11所示的盒10(B)的仰视图。该附图示出了一种实施例，其中，通气孔/流体插塞装置38通向盒10(B)的底侧40。

图14是图11所示的盒10(B)的沿着其剖面线14-14观察的放大剖视图。注射器22描绘为被螺纹连接到盒10(B)中的注射端口24中。注射器也可以压缩装配。还可以通过使用将注射器22机械地连接至注射端口24的锁定装置来增强这种压缩装配。例如，锁定装置可以是所谓的“刺刀式(bayonet)锁定件”，其中，注射器22上的凸块或其它突起可引导到第一键槽中。在到达这种第一键槽的底端时，注射器22旋转(约90°)，并由此迫使突起进入基本上垂直于第一键槽的路径的第二接纳槽或键槽。

来自注射器22的流体流52进入注射端口24，并在注射器22提供的压力下流至流体接纳/分配腔室28。在该实施例中，流体流52将以低于流体离开所述腔室28的水平(即，在导管30A的水平)的水平进入所述腔室28。离开腔室28的流体进入入口导管30A并流至流体接纳测试腔室32。在一种实施例中，入口导管30A具有收缩通道54(再次参见图10)。可选地，将与液体混合的试剂56定位在该收缩通道54中。此类试剂56的干燥沉积物在该具体位置中特别有利。在离开入口导管30A(或其收缩通道54)时，液体流进入流体接纳测试腔室32A。在所述测试腔室32A基本上充满之后，液体流进入流体出口导管36，该流体出口导管36通向排气口/流体插塞装置38。同样，该装置允许从盒10B驱动空气，但是防止液体通过通气口/流体插塞38离开所述盒。

图14还示出了如何在本专利公开的盒中进行两种不同类型的测试的示例。第一种类型的测试是通过将一条波浪线68插入到测试腔室32中来描述的。该波浪线旨在描绘各种形式的电磁能。这种能量可以用于检测残留在测试腔室32中的液体的各种属性。同样，通过将样本暴露于各种形式的电磁能，可以进行粘度、半透明性、颜色、电导率、光密度、化学成分浓度等各种测试。一种或多种不同形式的电磁能68可以由诸如图1所示的测试机12之类的测试机产生。一种或多种不同形式的电磁能还可以引导至盒中的一个或多个测试腔室32A、32B、32C等。它们还可以在不同的腔室处同时引导，或者它们可以在相同的测试腔室(例如，图14所示的测试腔室32A)处顺序地引导。

同样，在本公开的实践中的一种类型的测试涉及诸如图9和10所示的铁磁垫圈46的一部分的检测。同样，这种垫圈46的通过粘度变化(由于与粘度改变剂接触)的液体的运动可以形成各种测试的基础。再次，申请人将使用这种垫圈46在血液样本中的运动作为本专利公开的盒的代表性用途。在这种测试中，可以将铁磁物体(例如由铁、镍、钴和许多本领域已知的合金制成的物体)放置在给定盒中的多个流体接纳测试腔室32A、32B、32C等中的至少一个中。这种铁磁物体可同时作用于诱导和测量流体中的粘度变化。在一种实施例中，该铁磁物体是单件，比如由钢或其它铁基合金制成的垫圈。在图9和10中描绘了这种垫圈。为了确保分析测试的准确和可靠的结果，每个这样的垫圈46应满足严格的规格，尤其是其物理测量值。尽管在该实施例中使用的铁磁物体46正常情况下将是钢或其它铁基合金垫圈，但应当理解的是，具有其它物理形状的其它受磁影响的材料也在本公开的范围内。因此，本文中对“垫圈”的参考可包括其它材料和形状。确实，铁磁物体能够以珠、大颗粒甚至碎屑的形式引入液体样本中。基本属性是铁磁物体可以在流体接纳测试腔室32中的流体中自由运动。这种铁磁物体可以在磁体的作用下或通过其它手段、例如通过重力运动。在任何情况下，铁磁物体都可以构造成相对于流体接纳测试腔室38的体积不大。在血液测试的背景下，申请人已经发现，如果采用铁磁垫圈46，则其可以构造成使约10微升至约50微升的体积移位。因此，基于约100微升至约250微升的总流体测试腔室体积，可注射到给定的流体接纳测试腔室32中的液体样品的体积可以为约50微升至约240微升。如前所述，本公开的一种实施例采用了具有中心孔的铁磁垫圈46，引导柱48定位在铁磁垫圈中，以在测试腔室32中将垫圈基本上笔直向上和笔直向下引导。

在血液粘度测试中，可以在盒中的注射端口24和流体接纳测试腔室32之间(例如，在注入端口本身中、流体接纳/分配贮存部中或连接流体接纳/分配通道的导管中)放置改变粘度的试剂。同样，一个期望的位置是位于流体接纳/分配贮存部与流体接纳测试腔室之间的导管的收缩通道中。例如，在进行肝素/鱼精蛋白测试的情况下，在肝素化的血液样本引入盒之前，可以将不同量的作为肝素中和剂的鱼精蛋白放置在若干个导管的收缩通道内。血液在行进通过给定的导管系统时与鱼精蛋白混合。在血液充满了(一个或多个)流体接纳测试腔室后，测试设备继续在一个或多个流体接纳测试室中使铁磁物体升起，然后通过血液样本重复测量该铁磁物体的一个或多个下落特征(例如，下落时间的变化)。然后从这样的下落时间(相对于某个标准和/或相对于系统内不同测试腔室中的下落时间)得出有用的推论。例如，首先血液凝结的测试腔室是其中鱼精蛋白水平最接近血液样本的肝素水平的测试腔室。

还应当理解的是，在每个导管30A、30B、30C等中可使用不同量或一种以上的粘度改变物质。例如，在人类血液的肝素/鱼精蛋白测试中，除了鱼精蛋白之外，每个这样的导管还可接纳不同量的鱼精蛋白，并且如果期望，还可接纳一种或多种不同的粘度改变物质(例如，诸如组织凝血活酶之类的凝血活化剂)。本领域技术人员还将意识到，若干种改变粘度的物质可以用于减少血液凝结的趋势。它们包括但不限于肝素、华法林、双抗体(dicumarol)、乙酰香豆酚、苯丙香豆素、联苯二酮、苯并二酮、柠檬酸钠、柠檬酸、柠檬酸右旋糖、柠檬酸磷酸右旋糖、阿司匹林和乙二胺四乙酸二钠。起到增加血液凝结趋势作用的改变粘度的物质包括但不限于鱼精蛋白、血小板活化因子、凝血因子VIII、凝血因子IX复合物、凝血因子XVII、纤维蛋白原、氨基己酸、凝血酶、凝血活酶、维生素K、氯化钙、高岭土和硅藻土。

作为肝素/鱼精蛋白测试的这种用法的示例，其中待分析的流体样本是肝素化的人类血液，改变粘度的物质56将是鱼精蛋白。一定量的鱼精蛋白将中和等量肝素的活性，从而使肝素化的血液凝结。因此，为了准备用于肝素/鱼精蛋白测试的盒10，可以在导管30A、30B、30C等中的每一个中放置不同量的鱼精蛋白。可以基于血液样本中存在的肝素的可能量来选择所使用的鱼精蛋白的量。因此，可以使本公开的盒10用于广泛的外科手术肝素水平。例如，当已知患者血液中可能存在的肝素水平在每毫升(ml)3个单位至每毫升5个单位之间时，为了确定中和该患者血液中肝素所需的鱼精蛋白的精确量，放置到导管30A、30B、30C等中的鱼精蛋白的范围可以从每毫升少于约3个单位扩展至每毫升超过约5个单位，其中每个导管在该范围内接纳不同的量。在这种测试策略下，首先观察到凝结的流体接纳测试腔室32A、32B、32C等是其中鱼精蛋白的量最接近正在循环的血液中的肝素活性的测试腔室。

通过以上对包括机器、盒和使用方法的示例性系统的一般解释，图15-16B示意性地示出了盒110的另外的实施例以及其中可以使用盒110的机器或装置100的选择部件。除了明确指出的以外，机器100和盒110可以类似地构造并且用作关于以上实施例所描述的系统。在该实施例中，盒110包括多个流体接纳测试腔室132(例如，六个，仅参考其中的几个)，每个腔室均包括引导柱148，该引导柱148具有对应于磁性垫圈146的至少一个螺纹147的螺纹表面135，磁性垫圈146与引导柱148螺纹配合。在一种实施例中，螺纹表面135包括以小于45度的角度定向的螺纹。如将理解的，磁性垫圈146的至少一个螺纹147将对应地定向。在一些实施例中，螺纹表面135包括以10至30度范围内的角度定向的螺纹。因此，在没有诸如凝块之类的外部约束力的情况下，磁性垫圈146可以绕引导柱148旋转，以使磁性垫圈146沿引导柱148向上或向下平移。接纳盒110的机器或装置100包括致动磁体170，该致动磁体170构造成绕其中心轴线A旋转，以对应地使磁性垫圈146沿引导柱148向上或向下旋转，以用于各种目的。在替代实施例中，致动磁体170是电磁体，并且电磁体的极性随着电流每半个周期反转方向(交流电压或电流源)发生变化，从而向磁性垫圈施加双向力。可以设想其它类型的致动磁体。致动磁体170可以是永久的马蹄形磁体，或者可以是能够交替改变其磁极(N，S)或其磁极位置以沿着引导柱148在两个方向上向磁性垫圈146的磁极(N，S)施加磁力的任何其它磁体。垫圈146可以沿引导柱148向上或向下运动，以测量用于凝结的流体样本中的粘度变化。垫圈146沿着引导柱148运动的距离可以由近程传感器(未示出)测量。在一种实施例中，位置检测器是射频检测器。射频检测器通过感测由垫圈146的存在引起的射频检测器的检测线圈周围的磁场的变化来感测垫圈146的位置。射频检测器对铁磁和其它金属材料具有敏感性，并且对由装置的诸如流体之类的其它元素引起的影响具有抵抗力。然而，应当理解的是，其它类型的位置检测器也是可能的。例如，在另一种实施例中，位置检测器是霍尔效应传感器及其相关电路，如美国专利第7,775,976号(其全文以参见的方式纳入本文)在第16栏第15行到第17栏第5行大致所述。替代地，垫圈146的旋转可通过旋转或角度传感器(未示出)来测量。如果垂直位置传感器检测到垂直垫圈146相对于引导柱148停止运动(即旋转)，或者如果旋转或角度传感器感测到垫圈相对于引导柱148停止旋转，则检测到凝块形成。

此外，在凝块形成之后，垫圈146可以沿着引导柱148在任一方向上运动，以评估凝块的弹性特性或形成的凝块C的牢固性，如图17A-17C所描绘的(为便于说明，未示出流体样本的非凝结部分)。在该实施例中，再次经由致动磁体170来控制应变应力弹性测量中的应力。以这种方式，可以控制凝块C的应变(压缩或拉伸)。尽管在形成凝块时垫圈146的初始位置不受控制，但是可以利用致动磁体170来控制垫圈146能够向上或向下运动的距离。因此，可以在系统中控制凝块C上的应变和应力，并且可以重复地测量凝块C的弹性。在凝块C形成在垫圈146的下方(图17A)或顶部(图17B)的情况下，通过相应地定向致动磁体170的磁极(N，S)以将凝块C分别压在测试室132的地板或天花板上，可以将力施加至垫圈146。如果凝块C在垫圈146内形成，则垫圈146可以与致动磁体170一起沿着引导柱148向上或向下拉动(图17C)，以在凝块C内施加拉伸力。可以评估压缩力和拉伸力两者，以确定凝块C的弹性。

现在还参照图18A-19B，这些附图示意性地示出了一个代表性的测试腔室232，该测试腔室可以结合到与机器或装置200(部分示出)一起使用的盒中。除了明确指出的以外，盒(未示出)和机器200可以构造成类似于以上关于公开的盒和机器所描述的，并且如所描述的那样操作。与先前的实施例一样，盒包括多个流体接纳测试腔室232，每个腔室具有引导柱或叶片248以及具有孔247的磁性垫圈或条形磁体246，引导柱248通过孔247插入。条形磁体246的长度可以与流体接纳测试腔室232的内径基本上相同。仅示出了一个流体接纳测试腔室232，然而，应当理解的是，盒的其它流体接纳测试腔室能够可选地类似地构造，使得所有测试腔室都是相同的。条形磁体246构造成在由作为机器或装置200的一部分提供的致动磁体270的控制下沿引导柱248向上和向下滑动，机器或装置200可以是以上关于先前实施例公开的机器类型。当致动磁体270的磁极(N，S)和条形磁体246类似地对准时，条形磁体246沿远离致动磁体270的方向沿引导柱248向下滑动(图19A)。当致动磁体270的磁极(N，S)和条形磁体246相反地对准时，磁力使得条形磁体246将总地向上滑动并且将拉向致动磁体270(图19B)。如以上所指示的，测试腔室232内的流体样本的流体粘度的变化可限制条形磁体246的运动，从而指示凝块的形成。在一种实施例中，致动磁体270是马蹄形磁体的永磁体，其构造在机器200中以绕其中心轴线A旋转。条形磁体246沿着引导柱248运动的距离可以由近程传感器(未示出，还参见以上关于先前实施例的公开内容)测量。通过停止条形磁体246相对于叶片248的垂直运动来检测凝块的形成。为了防止条形磁体246绕叶片248旋转，盒210能够可选地包括定位在腔室232内的多个轨道211等。在一种示例中，轨道211在条形磁体246的四个角中的每个角处沿着腔室232的高度延伸。可以设想限制条形磁体246的旋转运动的其它方式。

通过使垫圈246沿着引导柱248向上或向下运动以将压缩力或拉伸力施加在凝块上，并利用近程传感器(未示出)进一步测量垫圈246的位置，能够以类似于以上关于图15-17C的实施例公开的方式来评估形成的凝块(未示出)的弹性特性。

尽管已参照优选实施例描述了本公开，但本领域技术人员应当认识到，可在不脱离本公开的精神和范围内对形式和细节方面进行各种改变。

Claims (16)

1.一种构造成分析流体样本的设备，包括：

盒，所述盒包括腔室，所述腔室具有柱以及与所述柱配合的磁性垫圈；以及

致动磁体，所述致动磁体定位在所述腔室近侧；其中，所述致动磁体构造成沿两个方向向所述磁性垫圈施加力，

其中,所述磁性垫圈与所述柱螺纹配合。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述致动磁体是电磁体。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述磁性垫圈是条形磁体。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述腔室包括限制所述条形磁体的旋转的多个轨道。

5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述腔室包括四个柱，所述四个柱定位在围绕所述条形磁体的所述腔室的内表面上。

6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述两个方向均平行于所述柱。

7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述磁性垫圈的长度与所述腔室的内径相同。

8.一种分析流体样本的方法,所述方法包括以下步骤：

提供盒，所述盒包括腔室，所述腔室具有柱以及与所述柱配合的磁性垫圈；以及致动磁体，所述致动磁体定位在所述腔室近侧，其中所述磁性垫圈螺纹连接于所述柱；以及

利用所述致动磁体使所述磁性垫圈沿着所述柱沿第一方向运动；以及

利用所述致动磁体使所述磁性垫圈沿着所述柱沿第二方向运动。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述流体样本是人类血液。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述磁性垫圈是条形磁体。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：重复使所述磁性垫圈沿着所述柱沿所述第一方向和所述第二方向运动的步骤，直到所述流体样本的粘度变化限制了所述磁性垫圈的进一步运动为止。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：识别所述流体样本中的凝块，然后评估所述凝块的弹性特性。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，通过使所述磁性垫圈沿所述凝块的方向运动，籍由对所述凝块施加压缩力来评估所述凝块的弹性特性。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方向是向下的。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述磁性垫圈位于所述凝块内；所述方法还包括以下步骤：通过使所述磁性垫圈与所述致动磁体一起运动来在所述凝块中施加应变，以拉伸所述凝块。

16.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述致动磁体是电磁体。

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