專利名稱：從管中的離心樣本中采集成分層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及判定諸如血這樣的物質(zhì)的離心樣本中有關(guān)成分層的信息的設(shè)備與方法。該成分層是從一個包含一個浮子的真空管中采集的，該浮子使被采集的成分層擴張，并包含一個通孔或通道使特定的成分層在離心中沉淀在其中。在含有一個浮子的毛細管或其它管中離心分離物質(zhì)混合物的樣本以測定該復合物質(zhì)混合物的成分層的技術(shù)已經(jīng)研制過。該浮子最好是圓柱形的并具有這樣的比重使之能下沉到被離心分離的混合物中到一定程度以在管子內(nèi)建立一個環(huán)狀自由空間，要測定的一層或多層便沉淀在其中。從而要測定的層得以物理地伸長，并能夠更容易與更精確地加以測定。這一技術(shù)公開在1977年6月7日發(fā)布的美國專利4，027，660，1978年4月4日發(fā)布的美國專利4，082，085以及1979年5月29日發(fā)布的美國專利4，156，570等中。
當被測物質(zhì)是血這樣的可能受污染的物質(zhì)時，希望采取措施以防止技術(shù)人員與血樣接觸。當使用毛細管來執(zhí)行上述先有技術(shù)時，由于毛細管是開口的，執(zhí)行檢驗的人員便暴露在血樣前。因此，在操作樣本時盡管采取了正常的預防措施，然而被污染的機會仍然存在。上述先有技術(shù)也不能輕易地從管中采集離心分離的血球帶中的任何一種。
本發(fā)明旨在提出一種用于從諸如血這樣的可能被污染的物質(zhì)中采集成分血球或其它顆粒的一種方法與設(shè)備，其中進行采集工作的人員永不與血樣接觸。從而，消除了受污染的血樣感染的可能性。當采用本發(fā)明的管子與浮子時，血樣被采集在一個密封的管中;然后在該管中濃集要采集的血球;并且這些血球可從管中抽出而使技術(shù)人員永不接觸血樣。本發(fā)明的附加優(yōu)點在于這樣的事實，它只需使用一個單一的密封管來裝在血球濃集與采集中所用的全部所需成分，并且這些成分是放置在一種穩(wěn)定的隋性環(huán)境中的。本發(fā)明中所使用的管子最好是帶有一個整體的密封端的玻璃管。它與一個毛細管等長但具有較大的直徑以容納大約0.9毫升的血。在管中放置一個圓柱形浮子，該浮子具有精確地控制的外徑使之能在穩(wěn)定的狀態(tài)下可以緊貼地與管孔配合。當用于采集血球時，該浮子上有一軸向通孔用于接納并擴張離心分離后的血樣中的白血球與血小板層。該浮子是用一種具有特定比重的塑料制成的使之當管中的血樣離心分離后浮在密集的紅血球中。所需的試劑，諸如染色劑與紅血球濃縮劑，最好是草酸鉀，可放在管中，最好是以液態(tài)。管子的開口端用一個彈性的塞子封閉，管子內(nèi)部充以低壓隋性氣體，管內(nèi)的低壓用于將血樣吸入管中，最好是從一個原始血液采集器中吸入，諸如Becton Dickinson(貝克頓狄金生)公司出售的商標為“Vacutainer”的那種。
該浮子最好是一種用塑料制成的復合結(jié)構(gòu)，具有能使它浮在離心分離后的紅血球?qū)由系谋戎?。浮子以具有所述通孔的一個核心部分以及一個環(huán)形套筒部分構(gòu)成，后者在樣本的離心分離過程中能夠按照作用在浮子上的動態(tài)力的大小膨脹與收縮。浮子的核心部分必須用一種塑料物質(zhì)例如透明的苯乙烯制成，它的尺寸在離心期間是穩(wěn)定的。浮子的周邊套筒部分可用一種透明的柔軟的乙烯樹脂塑料制成。浮子的兩個部件可用共同沖壓或共同模鑄該兩個浮子部件來結(jié)合成一體。在管子上可設(shè)有潤滑涂層，諸如硅酮來增進在離心分離時浮子在管內(nèi)的運動?？捎糜诟∽拥暮诵呐c外套的特定塑料分別是聚苯乙烯及聚氯乙烯(PVC)。必要時浮子也可由一種單一的材料制成。
原始血液采集管設(shè)有一根針，用于刺穿本發(fā)明的管子中的彈性塞子，這時血液將從該采集管流經(jīng)該針而進入試管。為了在管子與血液離心時保持管中的血球帶形成，在管子的頂部放入一種搖溶的凝膠。在離心分離中，該凝膠將沿管壁流下沉積在血漿層的頂部在血漿上形成一個粘性薄膜，明顯地，凝膠必須具有比血漿小的比重。一個薄塑料帽可用來代替凝膠。
當較大管徑的管子及較大的具有軸向孔的浮子用于本發(fā)明時，管腔內(nèi)徑的直徑大小容差得以緩和。在使用上述先有技術(shù)的管子浮子組合來進行血球采集時，希望能使白血球與血小板層擴張十倍。當使用本發(fā)明的擴大了的管子與浮子時，在使用4.0毫米直徑的管腔時，十倍的擴張可以從具有1.26毫米直徑的一個通孔中獲得。這相當于使用先有技術(shù)毛細管與浮子時大約43微米的自由空間。當采用本發(fā)明的設(shè)備時孔直徑的正負公差為20微米。
從使用較大的管子與浮子設(shè)備中得到的一種好處是離心分離的流體動力學的改進。血液加入管中以后，通常用10，000G(重力加速度)對管子離心轉(zhuǎn)動。當使用這一種浮子時，若干個力產(chǎn)生作用。首先，向心加速度在血球分離的同時迫使浮子向管子的一端運動。其次，由于在浮子的兩端加速度是不相等的，在浮子上便作用有一個潮汐樣的力。這一潮汐樣力在靠近管子中段處大約為2，000G。這在浮子上作用一個大約為500G的拉伸或壓縮力，這便足以使浮子的柔軟的彈性部分充分地伸長并稍為減小其直徑，使它能夠容易地在管子中滑下。當浮子根據(jù)其密度沉入紅血球?qū)又胁⑶译x心機減慢到停止時，該潮汐樣力終止，從而浮子放松到其正常直徑，從而恢復其與管壁之間的緊密接近。
血球與血沉棕黃層的成分便在浮子的狹孔通道中線性地擴張，并且從而可以從那里容易地采集。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種改進的血液采樣設(shè)備，它允許技術(shù)人員不接觸血樣的污染而進行血球采集。
本發(fā)明的另一個目的是提供具有所述特性的血液采樣設(shè)備，它在提供必要的血球?qū)訑U張的同時可以緩和對尺寸容差的要求。
本發(fā)明的一個附加的目的是提供具有所述特性的血液采樣設(shè)備，它使用較大的血樣。
本發(fā)明的又一個目的是提供具有所述特性的血液采樣設(shè)備，其中離心分離后的血球帶的形成是穩(wěn)定的并且是保持原樣的。
本發(fā)明的又另一個目的是提供具有所述特性的血液采樣設(shè)備，它在離心中可以達到改進的流體動力學特性。
本發(fā)明的這些與其它目的與優(yōu)點將通過下面結(jié)構(gòu)附圖考慮的對其較佳實旋例的說明得到更清楚的了解，其中

圖1為按照本發(fā)明構(gòu)成的管子與浮子組件的一個較佳實施例的軸向剖視圖。
圖2為浮子的軸向剖視圖。
圖3為展示該組件用于從一個原始血液采集管中抽取血樣的軸向剖視圖。
圖4為類似于圖1與圖3的視圖但所展示的為血樣已經(jīng)抽取并離心分離后的圖1的組件。
圖5為展示從離心分離后的樣本中采集一個血球?qū)拥木植科室晥D。
現(xiàn)在參見附圖，在圖1中示出的為按照本發(fā)明構(gòu)成的血液采樣設(shè)備的一個較佳實施例。該血液采樣設(shè)備包括一個透明管子2，它最好由玻璃制成，并具有一個整體的閉端4。一個塑料浮子部件6放置在管子2中，同樣放在管中的還有染色劑及紅血球濃縮劑8。一個彈性塞子10封閉管子2的開口端，并且在管子2內(nèi)部圍繞塞子10放置有搖溶性凝膠12。也可用于個薄的塑料片或帽17一代替凝膠12。該管子最好大約為75毫米長，與一個毛細管的長度相同，并具有直徑大約為4.0毫米的管腔。其血液容量大約為0.9毫升。當該浮子靜止在管中時，其長度大約為8毫米而直徑大約為4毫米。
浮子6是一種復合結(jié)構(gòu)，它具有一個中心通孔7，在離心分離中白血球及血小板層析出在其中?？?的直徑最好是大約1.265毫米以達到必要的血球帶伸長從而容許采集目標血球帶。浮子6由一個用一種尺寸穩(wěn)定的透明塑料(諸如苯乙烯硬塑料)制成的一個核心部件9構(gòu)成。一個套管部件11包圍核心9并與之粘接。套管11用一種柔軟的透明塑料諸如PVC制成。套管11的兩端是制成喇叭口狀的，如在13處，并且孔7的兩端也是制成喇叭口狀的，如在15處，以允許血液在裝入與離心分離過程中在管子2中流動。
圖3示出管子2如何通過一個輸送裝置16從一個原始血液采集管14中裝入血液，該輸送裝置具有一個雙向穿刺針或套管18。輸送裝置16包括一個外套筒20，在其中嵌有帶針的塞子22。針18在塞子22中延伸進一個第一井口24中，該井口的大小制成能夠接納血液采樣管2的加塞端的。套筒20形成一個第二井口26，其大小制成為能夠接納原始血液采集管14的加塞端的。輸送針18穿透管14中的塞子28并同時穿透采樣管2中的塞子10。管子2中的低壓將管子14中的血液通過針18抽吸進管子2中，血液繼續(xù)流動直到管子2基本上裝滿為止。一經(jīng)裝滿，管子2便被從井口24中抽出并加以離心分離。只要從一個采集管14中輸送血液到試管2是單向地裝入管子2，非常明顯，樣本也可使用一根針及該真空管2從一名患者直接采集。
當血液進入管子2時，試劑8將與血液混合，并且管子2將準備好進行離心分離。在離心分離中管子2的閉端4面向外，使得離心分離以后紅血球?qū)⒊练e在管子2的閉端而血漿則靠近管子2的加塞端。圖4示出離心分離完成后管子2與血液的狀態(tài)。紅血球30集中在管子2的封閉端而浮子6則嵌入其中并突出在紅血球?qū)拥捻敳恳陨?。?gòu)成血沉棕黃層32的白血球與血小板層沉積在浮子6的軸向通孔7中，而血漿34則位于血沉棕黃層與浮子6之上。搖溶凝膠12(或塑料片17)復蓋并浮在血漿層34上，從而在離心分離步驟之后從浮子孔7中采集目標血球帶過程中運送管子時能夠?qū)㈦x心分離后的血液成分層在孔7中固定在一定位置上。
圖5示出用一根抽吸針31從浮子孔7中采集目標血球的方法。針31通過塞子10插入管子2中，使其尖端23可以定位在目標血球帶B中，其余血球帶被指定為A、C、D與E。經(jīng)由針31在帶B上作用抽吸力使血球在箭頭33所指的方向上運動進入針31。
當裝入血樣的管子2承受10，000G的離心力時，這是先有技術(shù)的毛細管離心分離時所加的力，浮子6的柔軟套管部件11徑向收縮從而使浮子6的有效直徑減小。因此，浮子6被迫通過血樣直到它碰到離心分離后的紅血球?qū)?，這時由于紅血球的比重而阻止浮子6繼續(xù)向前移動。當出現(xiàn)這一情況時，浮子6將被穩(wěn)定住，并且套管部件11將向外膨脹回到與管腔的緊貼接合。管腔壁上涂有硅酮潤滑劑以增進浮子6在管子2中的可滑動性。
本發(fā)明的管子能夠用于從患者或者從血液采集管中抽取血樣，并且血球檢驗從而得以在加塞的、封閉的管子中直接進行而不存在任何人與污染的血液接觸的可能性這一點是深受贊賞的。因而血液檢驗過程即使對于已知帶有污染的血液的患者也能在對檢驗人員沒有危險的情況下進行。在生產(chǎn)管子與浮子中要遵守的尺寸容差得以緩和，并且該檢驗組件具有較長的貯存期限，因為真空管的內(nèi)部是充有惰性氣體的。由于在管子中的搖溶性物質(zhì)或者塑料片在離心分離時在血漿頂部形成的薄膜而使得離心分離后運送管子時能夠保持血球?qū)訋У男纬?。目標血球可以容易地從清晰可見的浮子孔中的延長了的血球帶中采集。
因為不脫離本發(fā)明的概念可以對本發(fā)明所公開的實施例作出多種多樣的改變與變化，除了所附的權(quán)利要求書中所要求的以外其它描述都不是旨在對本發(fā)明進行限定。
權(quán)利要求
1.一種血液采樣組件，用于從包含在該組件中的經(jīng)過離心分離的血樣中采集目標血球而使執(zhí)行檢驗者不與被采樣的血液接觸，所述組件包括一個用于盛裝血樣的透明管子；放置在所述管子中的一個長形浮子部件，所述浮子部件有一個外表面，它在靜止狀態(tài)中與所述管子的腔緊密配合，并且所述浮子部件可操作以沉入離心分離后的血樣的紅血球?qū)又?，并且所述浮子部件具有一個受限制的通道，析出的血樣血沉棕黃色層進入其中從而擴張血沉棕黃色層中的白血球與血小板層；密封所述管子的一端的一個彈性塞子；以及所述管子的內(nèi)部具有一個亞大氣壓強，從而當所述塞子被一根血液采樣針穿透時能將血液自動抽吸進所述管中。
2.權(quán)利要求1的組件進一步包括在離心分離的血樣頂上形成一個薄膜的裝置，借此離心分離后的血球?qū)拥靡苑€(wěn)定以便在采集目標血球中運送該管子。
3.權(quán)利要求1的組件，其中所述管子在用該組件抽取血樣前充有一種惰性氣體。
4.權(quán)利要求1的組件，其中所述浮子部件是一個復合結(jié)構(gòu)，它包括一個包含所述通道的尺寸穩(wěn)定的透明塑料核心，以及一個粘接在并包圍所述核心的柔軟透明塑料套管，所述套管提供徑向可收縮的裝置以容許所述浮子部件在血樣離心分離過程中承受向心力時能夠自由地通過管腔運動。
5.權(quán)利要求4的組件，其中所述通道的直徑大約為1.265毫米。
6.一種用于從包含在一個管子中的離心分離后的血樣中采集目標血球的方法，該管子中同時包含一個具有一通道的浮子，該通道是用于接納并伸長血球成分層的，該浮子具有一個在靜止狀態(tài)中保證該浮子與管子緊密配合的外徑，所述方法包括下述步驟a)將血樣抽入管子中;以及b)以足夠大的G的力離心旋轉(zhuǎn)血液、管子與浮子，將浮子向管子的一端移動，并且在離心分離過程中在浮子上同時作用一個潮汐樣力使浮子的外徑充分地收縮以容許浮子在離心分離步驟中滑動通過該管子。
7.權(quán)利要求6的方法，進一步包括下述步驟對管子與浮子之間的界面進行潤滑以增進浮子通過管子的運動。
8.權(quán)利要求7的方法，進一步包括下述步驟將所述管子抽空到將血液自動抽吸進所述管子中所要求的真空度。
9.一種從包含在一個管子中的一種多成分物質(zhì)樣本的一個離心分離后的樣本中采集一種目標成分的方法，該管子同時包含一個具有一通道的浮子，該通道是用于接納并伸長該目標成分的一層的，該浮子具有一個保證它在靜止狀態(tài)中在管子中緊密配合的外直徑，所述方法包括下述步驟a)將物質(zhì)樣本抽吸進管子中;b)以足夠大的G的力離心旋轉(zhuǎn)該物質(zhì)樣本、管子及浮子，將浮子向管子的一端充分地移動，使目標成分層析出在浮子的通道中并且從而物理地伸長;以及c)從浮子通道中抽取出目標成分而不從管子中去掉物質(zhì)樣本中任何其余部分。
全文摘要
從真空玻璃或透明塑料管中離心分離的多成分物質(zhì)中采集成分層，該管中包含一個浮子。當可能受到污染的物質(zhì)，如血液，受到檢驗時，使用一種真空的管子允許技術(shù)人員不接觸血液的情況下進行檢驗。該管子足以容納大約一毫升的血液，并且充以低壓惰性氣體。該浮子上開有一個通孔，在離心分離過程中所要采集的血球帶便沉積其中。血球帶被一層可流動的物質(zhì)所穩(wěn)定，要采集的血球?qū)佑靡粋€插入管子及浮子孔中的注射用針或套管從浮子孔中抽出。
文檔編號G01N33/49GK1063163SQ9111261
公開日1992年7月29日 申請日期1991年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月31日
發(fā)明者羅伯特·A·萊維, 斯蒂芬·C·沃德洛 申請人:羅伯特·A·萊維, 斯蒂芬·C·沃德洛