專利名稱：采集診斷測試用血的方法和設備的制作方法
背景技術：
1.發(fā)明領域本發(fā)明涉及采集為診斷目的所用血樣的方法和設備。
2.現(xiàn)有技術討論在世界上糖尿病的流行已有明顯增長。當前，經診斷為糖尿病患者約占美國人口的3％。據(jù)信在美國糖尿病患者的實際人數(shù)超過1600萬人。糖尿病會導致很多并發(fā)癥，如舉例來說會導致視網膜病、腎病和精神病。
減少與糖尿病相關并發(fā)癥最重要的因素是將血液內的葡萄糖保持在適當?shù)乃缴?。將血液內由葡萄糖保持在適當?shù)乃缴峡煞乐固悄虿〉暮芏嗪蠊?，甚至會有所扭轉。
現(xiàn)有檢測葡萄糖的裝置都是用各種不同的方法按從人體采血的原理進行操作的，如用針或柳葉刀。然后使帶有藥劑的紙條染上血液，最后將染血條插入血糖計量器內以確定反射比的變化而測定血糖的濃度。
現(xiàn)有用以檢測血糖含量的醫(yī)用設備要求個人分別地取用采血的針或柳葉刀、用以對血糖產生化學反應而變色的血液化學測試條和為了識別可指示血糖含量的變色程度所用血糖計量器。血糖含量在用血糖計量器測定時是通過對使血糖氧化的反射計進行讀數(shù)這種已知的方法從血液化學測試條上讀出的。
一般來說，柳葉刀具有刀片和與刀片相背的可壓端，刀片具有可刺入人體皮膚的尖端。撞擊可壓部分就可使刀片尖端刺入舉例來說手指上的皮膚。手指柳葉刀主要用來采集小量、即小于1ml的血液。糖尿病患者用手指柳葉刀采集少于25ml的血量以分析血糖。小量用于血液測試的血液從皮膚中滲出。在每個手指內有很多細小血管，因而可擠壓手指而滲出較大血滴。手指是人體最敏感部分之一；因此，手指柳葉刀與用柳葉刀在人體其他不同部位采血相比使人甚至感受更大的痛覺。手指柳葉刀面臨的另一問題是手指上供刺破采血的面積有限。由于要求糖尿病患者每天六次檢測其血糖含量，手指上有限的面積就要重復地刺入已經疼痛的部位。由于手指痛覺敏感，近來趨向于在手臂上采血。例如，美國專利No.4,653,513的裝置具有筒形殼體和柳葉刀支承，支承具有可在殼體內作滑動安裝的襯墊或柔性部分。彈簧使柳葉刀支承退回而降低殼體內氣壓，從而在柳葉刀刺破皮膚后立即自動地吸取血樣。美國專利No.5,320,607也公開一種裝置，裝置具有一密封真空室，處于事先的減壓狀態(tài)下；一用于密封真空室的支承件，支承件構成與密封真空室鄰接的抽吸部分，在致動裝置時抽吸部分與密封真空室配合而使病人皮膚的一部分處于減壓狀態(tài)；裝在抽吸部分內的機構，用以使病人處于減壓狀態(tài)下的這部分皮膚稍有破裂。
由于標準血糖測試條所需血量一般為3μL或更多，必須利用人體的一部分以便從柳葉刀傷口中產生這一血量。但，據(jù)信改進的血糖測試條技術會將所需血量減至1-3μL。由手指供血較好，在刺破后通過擠壓手指可增加血量，盡管刺破手指很痛，目前手指還是刺破的人體優(yōu)選部位。
如果找出一種可靠的方法以便刺破與手指相比痛感較小的人體部位而從此人體部位取得需用量的血液也就找到了一種取得人體流體而痛感較小的技術。如前臂這樣的人體部位與手指相比痛感就小得多了，但通過刺破方法取得的血量一般對目前所用檢測技術來說為量尚還不足。增加手指血流量的方法是人們所熟悉的。最好是使病人將手指在刺破前放在熱水中以改善手指內的血液流動而增加從手指內采集的血量。使熱水在人體部位上流動來改善血液流動對于象前臂或大腿這類部位是不可行的。利用熱水的方法也還是一個議題。
從柳葉刀刺破所采血液一般是由使用人用手從手指上傳送到檢測器上的。但，這種用手傳送對不太靈敏、視力較差或有搖動傾向(低血糖糖尿病人)的使用人來說是比較困難的。用手傳送如果傳送過多或過少的血液還會導致測定血糖中的差錯。
因此希望發(fā)展一種無痛、可靠、為診斷而采血的技術和設備。
如美國專利No.Re 32,922、4,203,446、4,990,154和5,487,748所述普通的刺破裝置采用可購自市場、可供選用的柳葉刀。絕大多數(shù)普通的刺破裝置并不與診斷儀器連成一體。普通的刺破機構一般由殼體、一端帶有柳葉刀夾持器的受導軸體、提供用以軸向加速軸體所需機械能的主彈簧(一般為螺旋彈簧)和刺破后部分地收回軸體的回位彈簧構成。使用人必須先將柳葉刀插入夾持器，再用手使軸體滑動直至壓縮主彈簧而使軸體鎖定在“扳起扳機“的狀態(tài)，然后將裝置貼放在皮膚上，再按壓扳機使扳機松開軸體，從而將柳葉刀刺入皮膚。柳葉刀迅即由回位彈簧的作用力從皮膚中退出。
普通的刺破裝置就一種將刺破、采液和檢測分析物這些過程綜合進一個自動儀器的設備來說會具有好幾個缺點。第一個缺點是在每次使用前必須用手扳起刺破機構的扳機。手動扳起扳機對使用人很不方便，一般對綜合式儀器的自動特性具有不利影響。手動扳機還妨礙快速、連續(xù)地刺破皮膚目標。連續(xù)性的刺破是會增加所采集生物流體的容量的。第二個缺點是在操作裝置失誤時會偶而壓觸機械扳機。偶而觸發(fā)柳葉刀扳機會傷害使用人并引起自動刺破系統(tǒng)內的技術問題。使用人在偶而觸發(fā)扳機后必須重新扳起扳機，這就更加令人感到不便。第三個缺點是普通的回位彈簧由于主彈簧的反向作用力一般不能充分收回柳葉刀。部分地收回會使使用人在使用前后搬動儀器時受到偶然的刺傷，特別是在柳葉刀位于其他如采集流體試樣所用測試條一類經常使用的組成部分附近時會使使用人受到傷害。
因此很有必要提供一種消除以上一個或幾個缺點的刺破裝置。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種從病人采集血樣、繼而進行診斷測試如檢測血糖的方法和設備。在本發(fā)明的一個方面中，該方法包括以下步驟(a)在皮膚的一個部位上形成一無障礙開口以便從開口中采集血樣；(b)從皮膚上無障礙開口在真空和伸展皮膚的輔助下采集血樣。
在本方法的一優(yōu)選實施例中在步驟(a)之前具有在欲從中采集血樣的皮膚的一個部分內增加血液可獲得量的步驟。在此優(yōu)選實施例中，可采用真空在欲從中采集血樣的皮膚部分內增加血液可獲得量，也就是在皮膚上形成開口之前在開口附近的皮膚表面上施加真空。真空使采血部位附近的皮膚部分充血。真空還使采血部位附近的皮膚部分伸展。在此伸展的皮膚部分內可用切割或刺破裝置如柳葉刀或用可在皮膚內形成開口的其他裝置如激光或流體射束形成開口。如果用切割或刺破裝置形成開口，必須在從開口采集血樣這一步驟之前使其從開口中退出。退出動作可使血液從開口中不受阻礙地流出。在形成開口后，真空有助于從皮膚開口中采集血樣。可以從開口部位皮膚表面上聚集的血滴中通過將血液直接涂在血糖檢測器上分析血樣。但最好舉例來說通過毛細管收集血樣，這樣就可用普通的診斷裝置如舉例來說用生物傳感器分析血樣。在另一優(yōu)選實施例中，可將血樣收集在與普通診斷裝置如生物傳感器構成一體的收集區(qū)中。如果采用血糖檢測器，就可在整個采血過程中將其固定在裝置內或可在用扳機機構或其他機構退回柳葉刀后將檢測器移近刺破部位。
在區(qū)別于以上所述優(yōu)選實施例的另一實施例中，在欲從中采集血液的皮膚部位上可通過對皮膚部位加熱的方法增加血液的可獲得量。熱能使皮膚部位內血液的流動加快，因而可在給定時間內采集更多的血液。在這一實施例中，可用與以上所述優(yōu)選實施例中相同的方法進行步驟(a)和(b)。
在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種采集診斷測試中供分析用體液如血液的試樣的設備。在一優(yōu)選實施例中，設備具有(a)一殼體；(b)一裝置，用以在皮膚的一個部位上形成無障礙開口，從開口采集所述試樣，最好為一刺破組件；(c)一真空泵。
也可省去殼體。但最好設有殼體以方便病人和保護各組件。
真空泵要求動力源。如設備具有殼體，動力源可裝在殼體內。動力源也可放在殼體外面。
在皮膚部位內形成從中采集血樣的無障礙開口所用優(yōu)選裝置為一刺破組件，組件具有用以在皮膚上形成開口的柳葉刀。也可用激光或流體射束在皮膚內形成無障礙開口。
真空泵可用于兩個目的(1)伸展皮膚，(2)加強從皮膚內無障礙開口中采集血樣。真空泵最好用于三個目的(1)伸展皮膚，(2)增加所從采集血樣的皮膚部位上血液可獲量，(3)加強從皮膚上無障礙開口中采集血樣。殼體內最好還具有帶程序指令的電子儀器，用以開閉真空泵以便保持所需真空度。
設備最好裝有閥門如舉例來說電磁閥，用以觸發(fā)刺破組件的柳葉刀和在結束采血過程時釋放真空。設備可任選地裝有加熱元件，用以增加欲從中采集血樣的皮膚部位上的血液可獲得量。設備還可裝有與設備構成一體的血糖檢測器如生物傳感器，用以分析設備所采集的血樣。
在本發(fā)明的另一方面中，研制了一種刺破組件，組件采用不同氣壓以便將柳葉刀刺入皮膚組織。這種刺破組件有效地利用最好由上述真空泵提供的低壓氣體和最好由設備周圍外界空氣提供的高壓空氣，以便推進柳葉刀，刺破皮膚，再從皮膚上退回柳葉刀而產生無障礙開口以采集體液。刺破組件免除了須在每次使用前用于使刺破機構處于上扣或“扳起扳機“的狀態(tài)，也不必采用機械式觸發(fā)器以便松開扳機而使柳葉刀刺入皮膚。不必用手扳上刺破機構而專門用電子機構控制刺破組件。這種控制機構在結合采用自動儀器時或在希望取得連續(xù)一系列刺破步驟時是可取的。
利用不同氣壓的刺破組件具有(a)一夾持器，用以夾持柳葉刀組件；(b)用以提供足夠的力的裝置，以使夾持器保持在使夾持器內的柳葉刀組件離開病人皮膚的位置上；(c)允許氣體提供足夠力的裝置，以克服由夾持器保持裝置所提供的力，從而用氣體使夾持器移到使夾持器內的柳葉刀刺破病人皮膚的位置。
在一個實施例中，刺破組件具有一殼體、一柳葉刀夾持器、一用以移動柳葉刀夾持器的活塞、一使活塞在其中移向和移離皮膚組織目標的缸體、一用以使活塞受偏壓而離開皮膚組織目標的裝置如回位彈簧或波紋管和一蓋體。殼體具有一歧管，歧管內可裝有三通閥。三通閥選擇性地使高壓空氣從殼體外的氣源從入口通向缸口，從而增加缸內的壓力強度。缸內的空氣壓力將活塞推向皮膚組織目標，同時壓縮活塞偏壓機構。用蓋體或儀器中用以限制柳葉刀刺入皮膚深度的結構使活塞停住。三通閥這時使缸內空氣通過出口向外流到低壓空氣源如設備內的排出空氣腔，從而使缸內壓力強度降低，因而使活塞偏壓裝置迫使活塞回到其缸內受推之前的位置。
在另一方面中，本發(fā)明提供一種既可采血又可檢測血液內分析物的制品。此制品最好還能測定血液內的分析物量。此制品具有用以測定血液內分析物數(shù)量的適用檢測元件，可結合計量器使用，計量器計量由制件的檢測元件發(fā)出的信號。
在一實施例中，該制品的一多層元件，具有(a)一個可接收血液并通過化學輔助的毛細吸收作用傳送所接收的血液的層；(b)一個可檢測有無分析物或測定血液中分析物數(shù)量的層；(c)一個可置于與一計量器接觸的層，可接觸計量器的該層疊放在傳送血液層上，所述層(a)可將血液傳送給所述層(b)。
在一優(yōu)選實施例中，該制品為一多層元件，具有(a)一覆蓋層，其上具有一開口；(b)一疊放在覆蓋層上的層，可通過覆蓋層上的開口接收血液并通過化學輔助的毛細吸收作用傳送血液；(c)一可置于與一計量器接觸的層，可接觸計量器的該層疊放在傳送血液層上；(d)一可檢測有無分析物或可測定血液中分析物數(shù)量的層，此層位于覆蓋層和可接觸計量器層之間而可從傳送血液層中接收血液。
可將一任選外敷層夾放在覆蓋層和可接觸計量器層之間，以限制流入傳送血液層內的血量。
在另一實施例中，可免去傳送血液層。在此實施例中，可接觸計量器層和覆蓋層利用毛細管作用將血液通過毛細管流動作用傳送給檢測層。
為使用多層元件，利用真空伸展皮膚并抽吸皮膚而使其與元件覆蓋層接觸。施加真空一足夠的時間段以便血液聚集在伸展的皮膚內。然后在皮膚內形成無障礙開口，一般采用可退回的柳葉刀。血液從皮膚內無障礙開口冒出而進入傳送血液層。覆蓋層中的開口使從皮膚內無障礙開口冒出的血液進入傳送血液層。血液然后沿著或通過傳送血液層移向檢測層。檢測層最好具有一電化學傳感器或光學傳感器。在檢測層表面上發(fā)生化學反應。化學反應的結果就可用計量器讀出。
多層元件將傳送血液層、可接觸計量器層、檢測層和有時采用的覆蓋層合成一整體元件。這一整體元件可以相當?shù)偷馁M用進行制作以供使用。采用多層元件就可用很小的血樣取得很準確的結果，因為在將血液傳送給檢測層時無血液漏失。
多層元件可對從皮膚內形成的無障礙開口冒出的血液作毛細吸收而將血液引向多層元件檢測層以便在其中進行診斷測試，如舉例來說測定血液中的分析物如血糖。這就不要求用手傳送血液。檢測層還可作另一用途，就是向本發(fā)明采血設備傳遞信號以便在將足夠的血液吸入多層元件以取得可靠的診斷測試時釋放真空。多層元件還可用作阻擋體，用以阻擋柳葉刀組件而控制皮膚內形成無障礙開口的深度。
本發(fā)明方法和設備提供勝過現(xiàn)有方法和設備的若干優(yōu)點。第一，可從手指以外的人體部分采集足夠量的血液以進行血糖檢測試驗。第二，通過使人體其他部分適合于采集血液可免于使用痛感很大的手指柳葉刀。第三，通過在須采集血液部位增加血液可獲量可縮短采樣所需時間。由于這些優(yōu)點，糖尿病患者就更會按醫(yī)生規(guī)定的時間間隔檢測血糖含量。
附圖的簡要描述

圖1為本發(fā)明設備優(yōu)選實施例的組成部分平面圖。圖中卸去了殼體蓋。
圖2為簡示圖，示出真空在形成所從采集血樣的皮膚開口之前使部分皮膚伸展的情況。圖2還示出刺破組件頂端和血糖檢測器如生物傳感器之間的立體關系。
圖3為方框圖，示出優(yōu)選實施例的電子儀器。
圖4為簡示圖，示出本發(fā)明裝置可供選用的真空密封件。
圖5為本發(fā)明設備一實施例的透視圖。圖中，設備殼體是開啟的。
圖6為本發(fā)明設備一實施例的透視圖。圖中，設備殼體是開啟的。
圖7為本發(fā)明設備一實施例的透視圖。圖中，設備殼體是開啟的。
圖8為本發(fā)明設備一實施例的透視圖。圖中，設備殼體是開啟的。
圖9為本發(fā)明設備一實施例的透視圖。圖中，設備殼體是開啟的。
圖10為本發(fā)明設備一實施例的透視圖。圖中，設備殼體是開啟的。
圖11為本發(fā)明刺破組件一實施例在組合狀態(tài)下的正視剖面圖。
圖12為圖11刺破組件的分解剖面圖。
圖13為簡示圖，示出本發(fā)明刺破組件組成部分的配置。圖中，柳葉刀尚未插入柳葉刀夾持器，閥門尚未插入閥門歧管。
圖14為簡示圖，示出本發(fā)明刺破組件組成部分的配置。圖中，柳葉刀已插入柳葉刀夾持器，閥門已插入閥門歧管。
圖15A、15B、15C為簡示圖，示出分別處于刺破前位置、刺破位置和刺破后位置的本發(fā)明刺破組件。
圖16為本發(fā)明刺破組件另一實施例在組合狀態(tài)下的正視剖面圖。
圖17為圖16刺破組件的分解剖面圖。
圖18為本發(fā)明刺破組件另一實施例在組合狀態(tài)下的正視剖面圖。
圖19為圖18刺破組件的分解剖面圖。
圖20為裝在本發(fā)明設備一實施例中的本發(fā)明刺破組件的正視剖面圖。
圖21A、21B為采血和檢測分析物所用多層元件的分解透視圖。圖21B為揭開后的分解透視圖。
圖22為多層元件一實施例的頂視平面圖，其中，血液傳送層為一細網。
圖23為圖22多層元件一實施例的底視平面圖。
圖24為多層元件一實施例頂視平面圖，其中，血液傳送層為一粗網。
圖25為多層元件一實施例頂視平面圖，其中，血液傳送層為一上面帶一開口的細網。
圖26A為多層元件一實施例頂視平面圖，其中，血液傳送層為一細網?？山佑|計量器層內沖出兩個開口。
圖26B為多層元件一實施例頂視平面圖，其中，血液傳送層為一細網。可接觸計量器層內沖出單個開口。
圖27為多層元件一實施例頂視平面圖，其中，血液傳送層與元件一端相接。
圖28為本發(fā)明多層元件分解正視圖。
圖29A、29B、29C、29D簡略示出用本發(fā)明多層元件進行本發(fā)明方法的過程。
圖30為曲線圖，示出作為血液中血糖含量函數(shù)的平均電荷。
圖31為曲線圖，示出與手指柳葉刀造成的痛感相比前臂柳葉刀造成的痛感。
圖32為本發(fā)明頂端一優(yōu)選實施例的正視剖面圖。
圖33為適用于本發(fā)明頂端各種實施例的一組正視剖面圖。
圖34A、34B、34C、34D為相對于刺破組件、檢測元件和皮膚分別在加上真空前、加上真空時、刺破時以及采血和分析時本發(fā)明設備頂端的配置。
圖35為適用于本發(fā)明頂端各種實施例的一組正視剖面圖。
圖36為曲線圖，示出各種頂端實施例對充滿檢測元件所需時間的影響。
圖37為曲線圖，示出作為所用頂端函數(shù)的充滿多層元件所需平均時間。
圖38為曲線圖，示出作為所用頂端函數(shù)的被充滿百分數(shù)。
圖39為適用于本發(fā)明的頂端各實施例正視剖面圖和頂視平面圖。
圖40為曲線圖，示出作為所用頂端函數(shù)的空氣流速。
圖41為曲線圖，示出作為制作頂端組件密封件所用材料函數(shù)的采血平均容量。
圖42A為本發(fā)明頂端優(yōu)選實施例的正視剖面圖，其中，密封件在第一位置上。圖42B為圖42A頂端的正視圖，其中密封件在第二位置上。
圖43包括圖43A-43C，示出本發(fā)明設備一實施例的透視圖。在圖43A、43B中，設備殼體開啟著。在圖43C中設備殼體關閉著。
圖44，包括圖44A和44B，示出本發(fā)明設備一實施例的透視圖。在圖44A中設備殼體開啟著。在圖44B中，設備殼體關閉著。
圖45，包括圖45A-45E，示出本發(fā)明設備一實施例的部分剖面圖。在圖45A中，設備殼體開啟著。在圖45B中設備殼體部分開啟著。在圖45C-45E中，設備殼體關閉著。
圖46，包括圖46A-46C，示出本發(fā)明設備一實施例的部分剖面圖。在圖46A-46C，設備殼體關閉著。
圖47為一圖表，示出本發(fā)明設備一實施例的采血結果。
圖48為一圖表，示出本發(fā)明設備一實施例的采血結果。
圖49為一圖表，示出本發(fā)明設備一實施例的采血結果。
詳細描述本發(fā)明實施例要求以下步驟以取得為診斷測試如血糖檢測采血的功能(a)一殼體，具有一位于其內的可密封室和一與所述可密封室作流體連通的可密封開口，(b)一動力源，(c)一真空泵，與所述動力源作可操作連接，所述真空泵與所述可密封室連通，(d)一刺破組件，位于所述可密封室內，所述刺破組件可將一柳葉刀移向所述可密封開口，(e)一流體收集器，位于所述可密封室內，所述流體收集器與所述可密封開口作流體連通。
在皮膚部位所從采集血樣的無障礙開口內一刺破裝置或某些其他類型可在皮膚內形成無障礙開口的裝置形成。適用于本發(fā)明的刺破裝置包括、但不限于、機械刺破組件。其他類型可在皮膚內形成無障礙開口的裝置包括、但不限于、激光和流體射束。其他類型可在皮膚內形成無障礙開口的裝置可予采用，本公開內容不應認為僅限于所列出的裝置。機械刺破組件是本專業(yè)中人們很熟悉的。這些組件包括標準鋼柳葉刀、細齒裝置和多尖裝置。柳葉刀可用金屬或塑料制作。多尖裝置提供裕度，這可減少失效次數(shù)并增加采血容量。
在皮膚內適于形成無障礙開口以便采血的激光也是本專業(yè)中人們很熟悉的。見舉例來說美國專利No.4,775,361、5,163,418、5,374,556、國際公布號WO94/09713和Lane等人的IBM研究報告(1984)“紫外線-激光切開皮膚”，在此全都列作參考。適于在皮膚內形成無障礙開口的激光器包括鉺釔鋁石榴石、釹釔鉆石榴石和半導體激光器。
適于在皮膚內形成無障礙開口的流體射束采用一種高壓流體射束，最好是一種鹽溶液，用以刺入皮膚。
不論使用何種裝置在皮膚上形成無障礙開口，由裝置所形成的開口必須是無障礙的。這里所用“無障礙”一詞意為避免被障礙物塞住、阻礙、堵住或封住。更具體地說，“在所從采樣的皮膚部位無障礙開口”、“皮膚內無障礙開口”等詞用以表示在皮膚表面下的開口部分無任何會塞住、阻礙、堵住或封住開口的異物如舉例來說任一種針體。例如，如果用柳葉刀形成開口，必須在開始采血之前將其從開口中退出。由于激光和流體射束并不要求與皮膚接觸以便在皮膚內形成開口，這類裝置一般提供無障礙開口。但，這些詞無意包括在皮膚表面上或皮膚表面上方的異體如舉例來說血糖檢測器。這一特征，即無障礙開口，可將其與美國專利No.5,320,607所述方法和設備所用開口對比一下，其中，刺破和切開工具在采用的整段時間內留在皮膚內。血液在離開無障礙開口時與如果允許將刺破和切開工具留在開口內時采血相比可更快地從開口中采血。此外，對無障礙開口的要求使人體完全不接觸異物或僅極短時間接觸異物，這是病人所歡迎的。
從皮膚內開口采血樣的步驟是結合加強采血的因素進行的。適用于本發(fā)明的加強采血的因素包括、但不限于、真空、皮膚伸展因素和加熱因素。經發(fā)現(xiàn)，綜合采用這些因素，特別是結合伸展皮膚采用真空所采血液的容量大為增加。在這種結合中，真空不僅使血液迅速地從無障礙開口中吸出，還使開口附近的皮膚部分地伸展?？刹捎闷渌ぞ邅砩煺蛊つw如機械工具或粘結物。機械工具包括夾緊或拉緊皮膚的裝置；粘結物是用拉緊的方法使皮膚伸展。最好采用真空使皮膚伸展。與真空相同，加熱因素與其他技術結合如皮膚伸展在操作中更為有效。這種特征，即加強采血的因素，可將其與美國專利No.5,279,294所述系統(tǒng)對比一下，其中并未使用加強采血的原理，并可與歐洲專利申請0351892和0127958所述系統(tǒng)對比一下，其中，傳感器不是針狀性質的就是裝在中空針體中的。
在本發(fā)明優(yōu)選實施例中，步驟(a)、即形成無障礙開口的步驟、之前是在所從采樣皮膚部位上加大血液可獲量的步驟。在某一給定皮膚部位上的血液可獲量至少可用兩種方法予以加大。在一種方法中，可用真空使血液流經血管而聚集在加上真空的皮膚部位。在另一方法中，可用熱使流經血管的血液更快地流到加熱的皮膚部位，因而可從采血部位每單位時間采集較大量的血液。盡管并不要求在采血部位附近增加血液可獲量步驟，但使用這一步驟還是能采集較大量的血液。適用于本發(fā)明、在采血部位增加血液可獲量的因素包括、但并不限于、真空、局部加熱因素、伸展皮膚因素和化學藥品。如前所述，在所從采血的皮膚部位加上真空、可在所加部位的皮膚下和皮膚內增加血液可獲量。還可用真空使皮膚向上伸展而進入一腔體，從而增加皮膚下和皮膚內血液的聚集。這種真空和伸展皮膚的組合是以上所述從皮膚開口采血所用組合的一種延伸。人們很熟悉的是熱量可使一肢或一手指大量充血。化學藥品如組胺可用以產生生理反應而增加皮膚下和皮膚內的充血。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，還將所采血液收集起來。收集血樣的步驟可用各種流體收集器以各種方法來進行。例如，可將血液收集在毛細管內或吸紙內。也可將血液留在柳葉刀組件內，從中可直接將其用在診斷測試中。最優(yōu)選的是將血樣收集在血糖檢測器的涂敷區(qū)上，從此可將其直接用以指示血液中血糖濃度。這種血糖檢測器可在整個采血過程中在裝置中保持固定不動或者可在由扳機機構或其他機構退回柳葉刀后將其移近刺破部位。本發(fā)明設備可裝有一個以上的流體收集器。裝有若干血糖傳感器的傳感器組公開于EPO 0732590 A2。不論血樣收集的方式如何，血樣可在收集時間以后的某一時間予以分析或在遠離收集地點的某一地點分析，或者同時作兩種處理。
現(xiàn)對本發(fā)明一優(yōu)選實施例作具體說明。如圖1所示，采血裝置10具有殼體12。在殼體12內裝有真空泵14、刺破組件16、電池組18和電子儀器20。開關22用以啟動電子儀器20。
殼體12最好用塑料制作。殼體最好具有足夠的尺寸以便裝入全部為在所從采集血樣的皮膚部位形成無障礙開口、從皮膚內無障礙開口采集血樣的所需組成部分，最好借助于真空和伸展皮膚收集足量采集的血樣以便作出診斷測試。制備殼體12的方法對本專業(yè)的普通技術人員來說是很熟悉的。如前所述，殼體12并非必不可少的，但為方便病人和保護組成部分是可取的。
真空泵14必須能提供足以在所從采集血樣部位取得伸展皮膚部分所需吸力。一般來說，伸展的皮膚部分離其所在人體的平面提升1-10mm、最好為3-5mm的距離。在由真空泵14所提供的吸力伸展適當部分皮膚時，由真空泵14所提供的吸力還使伸展的部分充血。所提供的吸力強度應足以在加上真空的部位引起較大容量的充血。真空泵14還應能提供足夠的吸力以便從皮膚內開口以5分鐘內足以采集1μL血液的速度進行采血。適用于本發(fā)明裝置的真空泵14可以是隔膜泵、活塞泵、旋轉葉輪泵或其他可完成以上所述功能的泵。一般來說，真空泵14采用整袋永磁直流馬達。適用于本發(fā)明的真空泵對本專業(yè)的普通技術人員來說是很熟悉的，可購自市場。適用于本發(fā)明的真空泵可購自在“Nutley，NJ”地區(qū)的“T-Squared Manufacfuring Company”公司，其部件號為T2-03 08.004。
真空泵14最好能提供低到約-14.7psig的壓力，更優(yōu)選的是約-3.0psig--10.0psig。承受真空的皮膚面積最好約在50cm2和以下，最好約為0.1-5.0cm2。在形成皮膚內開口之前真空的作用時間，即用以在施加部位增加血液可獲量所需作用時間最好約為5min和以下，更優(yōu)選的是約1-15sec。在皮膚內形成開口后真空作用時間，即用以輔助從無障礙開口采血的時間最好約為5min和以下，更優(yōu)選的是約1-60sec。真空泵14所提供的真空可以是連續(xù)的或脈動的。真空最好是連續(xù)的，因其要求與脈動的真空相比更少的構件。最好使所加真空對皮膚不造成不可回復的損害。最好使所加真空不致產生噪音和使皮膚持續(xù)變色多天。最好還使所加真空度和真空時間不致過度而使真皮脫開外皮，這會形成充液水腫。
真空泵的特點是與美國專利No.5,320,607所述方法和設備相比具有明顯優(yōu)點，也就是與采用處于預減壓狀態(tài)的密封真空室相比。采用真空泵為使用人提供了與處于預減壓密封真空室相比更好的對采血條件的控制。例如，如果真空不足，就可向真空泵供電，提高真空度而提供較大的吸力。
刺破組件16至少具有一柳葉刀。在本發(fā)明刺破組件中可采用標準柳葉刀。最好采用窄號(28-30號)柳葉刀。適用于本發(fā)明的柳葉刀可用金屬或塑料制作。適用于本發(fā)明的柳葉刀可具有單刀尖或多刀尖的。柳葉刀的刺入深度最好約為0.4-2.5mm，更優(yōu)選的約為0.4-1.6mm。柳葉刀的長度最好約為1-5mm。刺破組件最好在布置上使使用人容易更換所用柳葉刀。刺破組件16的柳葉刀可以采用手動的或自動的、也就是用真空致動的活塞或隔膜扳起的扳機。刺破組件16的柳葉刀可手動或自動觸發(fā)、如通過真空致動的活塞或隔膜自動觸發(fā)。
刺破組件在本專業(yè)中是人們很熟悉的。適用于本發(fā)明的刺破組件代表性例子載于美國No.Re 32,922、4,203,446、4,990,154、5,487,748，這些在此都列作參考。對本發(fā)明特別適用的刺破組件載于美國專利No.Re32,922。但所選任一種刺破組件都應結合本發(fā)明設備的其他特征進行操作。例如，如果采用真空，刺破組件在結構上應可在組件內抽成真空。刺破組件在結構上可自動扳起和自動觸發(fā)柳葉刀扳機。
雖普通的刺破組件適用于本發(fā)明，但還是研制了利用氣體差壓將柳葉刀刺入皮膚組織的刺破組件以供本發(fā)明使用。這里“氣體差壓”一詞是指在高壓氣源如外界空氣或加壓的空氣和低壓氣源如真空下的空氣之間氣體壓力之差。無論如何，高壓氣源的壓力都超過低壓氣源的壓力。
圖11、12、13、14示出適用于本發(fā)明的一刺破組件實施例。在此實施例中，氣體為空氣。但，應該指出，其他氣體如氮、二氧化碳可代替空氣用作低壓氣源、高壓氣源或此兩種氣源。此實施例的刺破組件60具有殼體62、帶柳葉刀夾持器66的活塞64和柳葉刀組件67，柳葉刀組件包括插入主體67b的柳葉刀67a、活塞偏壓機構68和蓋體70，活塞偏壓機構在此實施例中為回位彈簧。殼體62具有歧管72，其內可裝有三通閥74。圖13、14示出將三通閥74裝入歧管72的情況。三通閥74選擇性地使來自殼體62外部氣源的空氣通過入口76進入缸口78，從而提高缸80內的壓力強度。缸80內增高的壓力將活塞64推向皮膚組織目標，同時壓縮回位彈簧68。蓋70使活塞64停住或用其他結構限定柳葉刀67a刺入皮膚的深度。所述其他結構可以是測試條形式的血糖檢測器，這在以后予以說明，或為一柳葉刀止動器，如圖2中所示止動器39。三通閥74這時使缸80內空氣通過出口82向外流向低壓空氣源如設備內的排氣腔，從而使缸80內壓力強度下降，因而使回位彈簧68迫使活塞64回到其在缸80內推進前的位置。
應適當?shù)卮_定各組成部分的尺寸以滿足設備尺寸限度上和刺破操作性能上的要求，這在以下將予以進一步說明。本發(fā)明刺破組件所占空間不大于普通彈簧致動的裝置，一般要求較小的柳葉刀行程距離。
一般為筒形的缸80為產生空氣差壓而將活塞64推向皮膚組織目標的腔室。缸80還用以將活塞64導向皮膚組織目標，這時與密封圈84靠壓而形成低摩擦氣動密封。密封圈84是在刺破過程中為防止高壓空氣漏出缸80所需，因為高壓空氣的損失會降低缸80內的空氣壓力強度而使活塞64的推進速度下降。歧管72的形狀應與三通閥74相配合，此閥選擇性地使缸口78與入口76或出口82連通而使空氣流入或流出缸80。出口82一般直通低壓空氣源。入口76一般直通壓力較低壓空氣源為高的高壓空氣源。各通氣口76、78、82在布置上與三通閥74的相應通氣口連通，最好在尺寸上使其流動阻力小于三通閥74各通氣口的流動阻力。
活塞64是刺破組件60的活動構件?；钊詈檬峭残味哂辛~刀夾持器66和用于標準密封圈84的周邊密封函83。柳葉刀夾持器66用以可靠地裝上使用方便的柳葉刀組件67，柳葉刀組件由使用人用與普通刺破組件上所用相同的方式插裝進去。柳葉刀組件67具有插入模塑塑料體67b的柳葉刀67a。密封圈84的功能是用作在刺破中維持缸80內空氣壓力的密封件。密封圈應沿缸80產生可忽略不計的滑動摩擦力(與作用在活塞64上的壓力相比可忽略不計)?；钊?4軸64a的長度是按提供所需沖程距離選定的，一般為5-25mm。活塞64頂面64b的主要尺寸對筒形活塞來說一般為直徑5-10mm，這是按提供足夠面積、取得推進活塞64和柳葉刀組件67所需壓力選定的。
一般為螺旋彈簧的回位彈簧68壓縮在活塞64和蓋70之間。彈簧68在缸80內大體上無空氣差壓時將活塞64以最大深度壓入缸80內。這一動作將活塞64恰當?shù)刂糜诖唐七^程起始的位置。這一活塞64的位置是在將設備貼放在皮膚組織目標上時活塞64處于離皮膚組織目標最遠的位置。彈簧68還在刺破過程結束時從皮膚組織目標上退回柳葉刀夾持器66內柳葉刀組件67。彈簧力應足以克服活塞、柳葉刀系統(tǒng)重量加上密封圈84的滑動摩擦力。
蓋70牢固地裝在殼體62上。蓋70適當?shù)厥够匚粡椈?8定位而對彈簧68提供足夠的徑向間隙以便進行自由的壓縮。蓋70具有通路88，柳葉刀夾持器66可移動而從中穿過。蓋70還可用以輔助活塞64將其導向皮膚組織目標。
圖15A、15B、15C示出圖11、12所示刺破組件在假想設備91內的安裝。刺破組件60固定在設備91的腔92內而裝有三通電磁閥74和使用方便的標準柳葉刀組件93如圖所示。柳葉刀組件93具有插在模塑塑料體93b內的柳葉刀93a。設備91具有下部通路94，柳葉刀組件93可穿過其中移動而在皮膚“S”部位形成無障礙開口，皮膚由下部通路內一圓形開口94a(用虛線示出)圈定。設備91壁96上的側口95使刺破組件60上的入口76與設備91周圍的外界空氣連通。設備91還具有一真空源97和一電壓源，真空源用以將腔92內空氣壓力保持在設備操作壓力強度上，電壓源98選擇性地啟動三通電磁閥74。在無電壓時，三通電磁閥74使刺破組件60的缸80與腔92通過出口82連接而使活塞64不受空氣差壓。
在“準備”狀態(tài)下(圖15A)，將設備91的下部通路94跨放在皮膚目標上。設備的真空壓力達到操作強度Pv，明顯地小于外界壓力Pa(如pv＝-7.5psig，Pa＝0Psig)。通過真空壓力Pv使皮膚目標部分地吸入下部通路94。三通電磁閥74的電壓開始是斷開的，因而阻止外界空氣進入刺破組件60而使回位彈簧68將柳葉刀93a保持在其離皮膚最大的距離上(如10mm)。
在“刺破”狀態(tài)下(圖15B)，用電壓源98啟動三通電磁閥74而使外界空氣連續(xù)地通過設備91側口95，通過入口76，再通過缸口78進入刺破組件60的缸80。外界空氣流提高缸80內的空氣壓力，使空氣差壓作用在活塞64上。作用在活塞64上的空氣差壓迅速升高而克服回位彈簧68的反力和密封圈84的摩擦力，將活塞64和柳葉刀組件93的綜合質量(如1.5g)推向皮膚目標。柳葉刀93a短時間接觸皮膚(如6msec)，達到足夠的速度(如3.5m/sec)而在皮膚內形成一開口并刺入一定深度(如1.5mm)。皮膚內的開口在某種停止機構使柳葉刀組件93的推進動作停止時即告完成。用以停住柳葉刀組件93的適用機構包括、但并不限于、柳葉刀組件60內實際上限止活塞64沖程距離的蓋70和柳葉刀止動器如將按圖20所述。
在“回位”狀態(tài)下(圖15C)，在關斷電磁線圈電壓時開始從皮膚中退回柳葉刀93a，這發(fā)生在一預定停留時間之后(如10msec)。斷去電壓時三通電磁閥74重新使缸80通過缸口78與刺破組件60內的出口82連通，使缸80內的空氣通過三通電磁閥74迅速(如15msec)排出而通過出口82進入由真空源97向設備供入低壓空氣的腔92。在排氣時，受壓縮的回位彈簧68克服空氣差壓和密封圈84摩擦力的合力，使活塞64和柳葉刀組件93移動而回到起始位置。在這一假想設備中總共要求25msec的刺破循環(huán)就告結束。
電磁閥是由設備的電壓系統(tǒng)驅動的。每次先接通電壓隨即關斷電壓(即一個脈沖)，三通電磁閥74就在內部轉換開關，先使空氣流入刺破組件60，再使其排出刺破組件60。這種開關動作使柳葉刀刺入皮膚組織目標，再將其退出皮膚組織目標。重復地對電磁線圈加上電壓脈沖，就重復刺破過程。對這一特點過去就稱之為“重復刺破”。
所取得皮膚內的開口小于普通刺破裝置所得；這樣一種開口就可用以取得一定容量(如3μL微血管血液)供分析的血樣。
圖15A、15B、15C所示刺破過程可用同一柳葉刀按需要重復很多次而不用干擾裝置或皮膚目標。在皮膚通過真空抽吸仍保持原位時，可使電磁線圈電壓按需要發(fā)生脈沖而對目標部位作一次以上的刺破。重復刺破具有兩種潛在好處。第一，這可與設備中的換位系統(tǒng)配合而對一皮膚目標上矩陣式的一些部位進行刺破和對生物流體進行收集。第二，這可在單個部位或單個部位附近順序地刺入皮膚直至取得所需量的血液。
圖16、17示出另一刺破組件實施例。在這些圖中，帶撇號的參考號(即60’、62’、64’、64a’、64b’、66’、70’、72’、76’、78’、80’、82’、88’)用以表示與圖11、12中用同樣的參考號但不帶撇號(即60、62、64、66、70、72、76、78、80、82、88)的構件相同或至少大體上相同的構件。在圖16、17中，波紋管89一般為筒形模塑彈性件，既用作缸80’的氣封件，又用作對活塞64’偏壓的構件。波紋管89有效地替代了圖11、12所示密封圈84和回位彈簧68。為與波紋管89相適應，活塞64’的軸64a’應具有與缸80’直徑相比夠小的徑向剖面直徑以取得波紋管89所需足夠的空隙。板90將波紋管89固定和焊封在活塞64’的軸64a’上而形成活塞64’穿過缸80’的導向構件。蓋70’和殼體62’在構形上將波紋管89底部固定和焊封住如圖所示。本實施例可按圖11、12、13、14、15A、15B、15C所示實施例相同的方式予以使用。很明顯，采用波紋管89的實施例與采用密封圈84的實例例相比具有減少滑動摩擦的潛在優(yōu)點。波紋管并不象密封圈那樣摩擦缸體表面；因此，波紋管可導致摩擦力的降低。摩擦力具有使活塞減速的不良作用。此外，很明顯，波紋管在缸80’內要求與密封圈84在缸80內相比較低的適應性尺寸公差。波紋管不要求象密封圈那樣在缸內作準確的配合。如果缸體繞密封圈配合過緊，就會產生過度的滑動摩擦。如果缸體繞密封圈配合過松，就會產生漏氣。采用波紋管替代密封圈在缸內的制造容差就可松些，制造成本就會減少，就可報廢較少的零件。波紋管89最好用具有足夠韌度和足夠撓性的材料制作而使波紋管實施以下功能(1)用作密封件；(2)耐徑向受壓損壞；(3)在推進步驟后使刺破組件退到其推進前的起始位置；(4)在操作中其作用力為差壓所克服。
圖18、19示出另一刺破組件實施例。在圖中，帶雙撇號的參考號(即60”、62”、64”、64a”、64b”、66”、68”、70”、72”、76”、78”、80”、82”、88”)表示與圖11、12中不帶撇號的參考號(即60、62、64、66、70、72、76、78、80、82、88)的構件相同或至少大體上類似的構件。在圖18、19中，隔膜84a一般為模塑彈性件，用作缸80”的氣密件。隔膜84a實際上替代圖11、12所示密封圈84。隔膜84a安裝在殼體62”和活塞64”的軸64a”上而可在活塞64”的軸64a”在缸80”內軸向移動時在缸80”內彎曲。為容納隔膜84a，活塞64”的軸64a”應使其徑向剖面尺寸與缸80”相比夠小而為隔膜84a提供足夠的間隙。此外，殼體62”和殼體頂部62a”應具有組合上的特點以便安裝隔膜84a。組合上的特點應使隔膜84a在殼體62”和殼體頂部62a”之間具有有效的密封作用。隔膜84a最好通過固定件83a固定在活塞64”的軸64a”上。本發(fā)明實施例可按圖11-17所示實施例相同的方式操作。隔膜84a最好用具有足夠強度和撓性的材料制作以實施以下的功能(1)用作密封件；(2)在刺破組件的操作中耐受壓破裂；(3)使刺破組件將柳葉刀刺入病人皮膚；(4)在推進步驟后使刺破組件退到其推進前的起始位置。
圖11-19刺破組件的構件應在形狀和尺寸上符合于對刺破組件適用的尺寸外廓。構件恰當?shù)脑O計也是得出可取的皮膚內刺破效果的一個重要因素。其他重要的因素是三通閥的性能(即閥的流動阻力和開關時間)和刺破組件操作所處空氣壓力的環(huán)境如以下將予論述。構成刺組的構件可購自市場，熟悉本專業(yè)的普通人員理應具有足夠的能力從市場上合適的來源選取合適的構件。
刺破的效果據(jù)信受三個重要參數(shù)的影響(1)在沖擊皮膚時的柳葉刀速度，(2)刺破組件柳葉刀和活塞的綜合慣性質量，(3)柳葉刀針體的形狀和尺寸。這第三個參數(shù)不是本發(fā)明刺破組件所要討論的，因為刺破組件是用市場上最易購置的柳葉刀組件進行操作的，如采用商標為“BDULTRA-FINE”(Becton-Dickinson)和“ULTRATLC”(MediSense)的柳葉刀組件。第一和第二參數(shù)受刺破組件內構件幾何形狀和重量的影響很大，盡管柳葉刀的速度和慣性質量對刺破性能的確切影響尚不完全清楚。但，就所觀察到具有良好刺破性能的普通裝置具有一般為1.0g-2.0g的慣性質量并得出3-5m/sec的最高柳葉刀速度。
一個將柳葉刀速度與刺破組件的設計和壓力環(huán)境連系起來的一般公式可根據(jù)物理定律列出如下M·a(t)＝A·[Pc(t)-Pv(t)]-Ks·[X(t)+Xs]-Ff(t)其中t＝經歷時間M＝總慣性質量(活塞+柳葉刀組件)a(t)＝在時間＝t時柳葉刀的移動加速度Pc(t)＝在時間＝t時作用在活塞頂面上的空氣壓力Pv(t)＝在時間＝t時對抗活塞動作的空氣壓力A＝Pc(t)和Pv(t)作用其上的活塞投影表面面積Ks＝回位彈簧的彈簧振頻常數(shù)X(t)＝在時間＝t時柳葉刀的移動位移Xs＝回位彈簧的起始直線位移Ff(t)＝在時間＝t時活塞密封件的摩擦力Pc(t)-Pv(t)＝在時間＝t時使活塞加速的差壓值從以上柳葉刀位移(x)對時間(t)的公式可確定作為時間函數(shù)的柳葉刀速度，這一公式的解要求很多涉及熱動力學和可壓縮流動領域內的輔助公式，這些公式涉及本發(fā)明和三通閥的設計細節(jié)。一般來說，柳葉刀在沖擊在皮膚上時的速度(Up)可用以下一些變數(shù)來表示Up＝F[A，M，S，Xp，Ks，Xs，Cv，Dtv，Vc，Vv，Pa，Pv，Ta，F(xiàn)f]其中A＝空氣壓力作用其上的活塞有效表面面積M＝總慣性質量(活塞+柳葉刀組件)S＝活塞沖程距離Xp＝在與皮膚發(fā)生沖擊時柳葉刀位移(Xp＜S)Ks＝回位彈簧的彈簧振頻常數(shù)Xs＝回住彈簧的起始位移Cv＝三通閥在啟動時的流動系數(shù)Dtv＝三通閥轉換時間(充分起動時間)
Vc＝活塞和三通閥之間起始空氣容量Vv＝設備起始腔內容量(即致動柳葉刀前腔內測出容量)Pa＝高壓空氣源壓力值Pv＝設備腔內起始壓力值(即致動柳葉刀前低壓空氣源測出壓力)Ta＝空氣溫度值Ff＝活塞密封件摩擦力分布(一般作為活塞位移的函數(shù)進行變化)通過以下方法使柳葉刀速度在一定的沖程距離(S)內達到最大值選擇具有高流動系數(shù)(Cv)和快速轉換時間(Dtv)的三通閥，優(yōu)選活塞表面面積(A)和活塞與三通閥之間起始空氣容量(Vc)，使總慣性質量(M)、彈簧力(Ks、Xs)和活塞密封件的摩擦力分布(Ff)達到最小值，確保足夠的起始腔內容量(Vv)，加上設備允許最大差壓(Pa-Pv)。
利用氣體差壓的刺破組件提供勝過普通刺破組件的好幾個優(yōu)點。這些優(yōu)點是通過用氣體差壓而不用受壓縮的彈簧將柳葉刀刺入皮膚得出的。一個優(yōu)點是在使用前使用人不必用手將柳葉刀扳起。這就簡化了使用而可連續(xù)地刺破目標，從而較易采集血液。用后不必扳起柳葉刀，因為提供氣體差壓的氣體從刺破組件內被排出而使活塞偏壓機構迫使柳葉刀回到其起始位置。另一優(yōu)點是不必機械地觸發(fā)刺破組件。這簡化了裝置結構而防止使用人在誤觸裝置的情況下意外觸發(fā)。不必采用單獨的觸發(fā)機構，因為氣體差壓同時用以起動和完成刺破過程。再一個優(yōu)點是在不再進行刺破時刺破組件充分收回柳葉刀。這使使用人在使用前準備時或使用后盡量少地碰觸尖銳的柳葉刀。充分收回柳葉刀是由活塞偏壓機構在使提供氣體差壓的氣體從刺破組件排出后完成的。
如圖1所示，真空泵14是通過抽氣管24與刺破組件16連接的。由真空泵14從刺破組件16抽出的空氣通過抽氣管24排去。抽氣管24一般是用聚合材料制作的。止回閥26位于真空泵14和刺破組件16之間抽氣管24內某一地點以免由真空泵14從刺破組件16內排出的空氣流回刺破組件16而對真空造成不利影響。
用于真空泵14的動力源在殼體12內。適用于本發(fā)明裝置的動力源為電池組18。也可采用外來動力源來操作真空泵14。用電子儀器20啟動動力源，又用開關22啟動電子儀器。
電子儀器20可裝有微處理機或微控制器。電子儀器20的作用是開閉動力源以操作設備內各組成部分。這些組成部分包括、但不限于、真空泵14。電子儀器20還可用以接上和斷開動力以操作各種實施例內的組成部分如加熱元件、柳葉刀、指示裝置和閥門。適用于本發(fā)明的電子儀器為“TATTLETALE MODEL S F”型控制器和數(shù)據(jù)記錄儀，在市場上可購自地址為“536 MacArthur Blvd、P、O、BOX 3450，Pocasset，Massachusetts 0 2559-3450”的“Onset Computer Corporation”公司。輔助電子裝置如功率晶體管、壓力檢測器、運算放大器也會是必要的以便在控制器和操作構件之間提供接口。所有本發(fā)明所需電子儀器都是本專業(yè)一般人員很熟悉的，都可購自市場。適用于本發(fā)明的輔助電子裝置包括以下組成部分
圖3用方框圖示出以上電子儀器組成部分可用以實施本發(fā)明方法的情況。
現(xiàn)對采血裝置10的操作進行說明。如圖1、2、3所示，將刺破組件16的頂端30貼放在這里示為“S”的皮膚表面上。與皮膚接觸的頂端30末端裝有密封件32。密封件32的用途是防止空氣漏入采血室34，使真空泵14可提供足夠的抽氣作用以提高所從采集血樣的皮膚部位血液可獲量、伸展皮膚和從皮膚內無障礙開口采集血樣。密封件32位于頂端30內開口33的周圍。頂端內的開口33使皮膚表面和頂端30內的采血室34相連通。密封件32最好用橡膠或彈性材料制作。圖4示出密封件32的另一種位置。在圖4中，密封件用參考號32’表示。圖4中其他部分與圖2中的相同，因而保持圖2中所用相同的參考號。
經發(fā)現(xiàn)，改進的頂端30設計和構造可提高從皮膚內無障礙開口的采血量。圖2所示頂端內壁大體上是筒形的。這種設計在本發(fā)明方法中可取得足夠的性能，但經發(fā)現(xiàn)改變頂端內腔的構造可提高采血速度。
圖32示出一種頂端組件3000。頂端組件3000具有頂端3001和密封件3002。頂端3001具有帶開口3005的下基面3004。在下基面3004的上方為帶開口3007的上基面3006。除下基面3004和上基面3006以外的頂端外部特點對本發(fā)明并不重要，熟悉本專業(yè)的普通人員可將頂端外壁設計成任意形式都不會對本發(fā)明頂端的操作產生不良影響。頂端內部、下基面3004、上基面3006和在某些情況下密封件3002的特征是重要的，因此須作較詳細的說明。外壁3008圍成頂端3001的腔體3010。重要的是頂端3001內壁3008在結構上應使上基面3006內的開口3007面積等于或小于下基面3004內的開口3005面積。最好使開口3007的面積盡可能縮小但不小到影響用血糖檢測器(見圖2)采血或影響柳葉刀的通路。可使任選邊緣3012圍成上基面3006內的開口3007。
有幾種方法使開口3007的面積小于開口3005的面積。如圖32所示，可使內壁3008傾斜而減小開口3007的面積。可沿頂端3001內壁3008在任一地點開始傾斜。如果使傾斜部分從傾斜部分開始一直通向上基面3006，任選邊緣3012的深度就會等于零而從頂端中消失。也可使開口3007的面積僅小于開口3005的面積而采用臺階式圓筒段。
必要時在頂端3001內可設有通氣口3014和3016而擴大腔體3010通向真空的通路。
為更準確地說明頂端組件3000的構造，在圖32上設置了用字母表示的參考點以便示出這些參考點之間的典型距離。任選邊緣3012的深度用線“ab”表示。這一深度一般約為0-1.5mm，最好約為0-1.0mm。上基面3006內開口3007的主要尺寸用線“cd”表示。開口3007開口的面積一般約為1-500mm2，最好約為1-150mm2。下基面3004內開口3005的主要尺寸用線“ef”表示。開口3005的面積一般約為10-500mm2，最好約為50-150mm2。從邊緣3012最下點到密封件3002最下點(以后為“邊緣到密封件的距離)用線“bg”表示。這一距離一般約為1.5-8.0mm，最好約為3-6mm。最好選擇這一距離而使皮膚在將其伸展到頂端3001內時盡可能靠近邊緣3012或頂端3001的上基面3006。如果不存在邊緣3012，點“d”就會處于上基面3006的水平上。密封件3002的厚度用線“eh”表示。密封面的寬度和下基面3004受密封的寬度用線“hj”表示。對本專業(yè)熟悉的一般人員具有足夠的能力不用過多的試驗就可優(yōu)選頂端的尺寸。在示例中會再次涉及頂端3001和密封件3002的有關其他細節(jié)。
這種改進的頂端具有好幾個優(yōu)點。改進時頂端設計和構造可提高從皮膚內無障礙開口中采集的血量。此外，頂端與以前所用頂端相比對主體提供較好的密封性。較好的密封性減少真空的漏失量，因而可采用較便宜的真空泵。此外，改進時頂端可對皮膚帶毛過多的人也能保持密封性。
一種特別優(yōu)選的頂端可裝有圖42A、42B剖面所示類型的密封件，稱之為拐折密封件。拐折密封件與平面密封件相比接觸的皮膚面積較大。拐折密封件這就可在加上真空時使與平面密封件相比更多的皮膚吸入頂端內部空間。拐折密封件可用省氏硬度為40A的聚硅氧制作。
拐折密封件3020可用機械貼附體3024或用粘結劑裝在頂端3022上。拐折密封件并不貼合在頂端3022上的部分3026可在如圖42A所示第一狀態(tài)和如圖42B所示第二狀態(tài)之間活動。在第一狀態(tài)下，拐折密封件3020的非貼合部分3026從頂端3022下基面3028下懸如圖42A所示。在第二狀態(tài)下，拐折密封件3020的非貼合部分3026與頂端3022下基面3028接觸而使密封件非貼合部分的主表面與頂端下基面3028作面對面的接觸如圖42B所示。拐折密封件是用摩擦系數(shù)能減少對所接觸皮膚具有滑動傾向的材料制作的。密封件應具有足夠的撓性而可在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間活動，并具有足夠的韌度而使皮膚保持在不可活動的狀態(tài)。在拐折密封件中的開口3030在第一狀態(tài)下具有與頂端3022下基面3028內的開口3032較大的面積如圖42A所示。
在操作中，將拐折密封件貼放在病人皮膚“S”上。與拐折密封件接觸的皮膚面積大于頂端下基面內開口的面積。因此，升入頂端的皮膚容積與用平面密封件時升入頂端的皮膚容積相比較大。這樣，拐折密封件對具有正常柔度以下皮膚的病人會是有利的。
開關22一般是將其壓下而致動的，從而啟動電子儀器20而起動真空泵14。真空泵14就提供抽吸作用。真空泵14的抽吸作用使被密封件32圍住的皮膚充血。在皮膚充血的同時使皮膚伸展和向上升向開口33。
在一般用電子儀器程序裝置預置的適當時間后觸發(fā)刺破組件16而使柳葉刀36刺入升入開口33和充血的皮膚。柳葉刀36最好是用電磁閥38自動觸發(fā)的，電磁閥使由真空致動的活塞(未示出)觸發(fā)柳葉刀36。最好使柳葉刀36自動地退回。這樣，血液就在由真空泵14產生的真空輔助下從由柳葉刀36作出的無障礙開口流出而予以采集。在采集了足夠的血液或在經過一預置時間間隔時，電子儀器20使真空泵14停機。在開啟另一電磁閥(未示出，因其位于電磁閥38下面而被遮住)而釋放真空以便從皮膚表面上取去裝置后就可將裝置10從皮膚表面上取下。適用于這里所述設備的電磁閥可在市場上購自在“Essex，CT”地區(qū)的“LeeCompany”公司，其部件號為LHDAQS11111H。
最好將血液直接采集在血糖檢測器如反射檢測條或生物傳感器的涂敷區(qū)上。血液于是可用作測定血液中血糖濃度的試樣。也可用其他收集裝置如毛細管或吸收紙。
本發(fā)明設備具有用以分析由設備所采血樣的血糖檢測器。血糖檢測器在本專業(yè)中是人們很熟悉的。關于血糖檢測器，有兩類血糖檢測器，即反射計和生物傳感器。適用于本發(fā)明的反射計代表性示例載于美國專利No.4,627,445，在此列作參考。適用于本發(fā)明的生物傳感器代表性示例載于美國專利No.5,509,410，在此列為參考。
血糖檢測器最好裝在刺破組件16的頂端30內。血糖檢測器位于足夠靠近采血部位而使采集的血量足以作出標準血糖檢測試驗。一般來說，這一距離最好離采血部位不超過5mm，更優(yōu)選的是離采血部位不超過3mm，最優(yōu)選的是離采血部位不超過1mm。也可使血糖檢測器保持在離采血部位大于5mm的距離上直至觸發(fā)柳葉刀后的短時間內，最好約50msec，但至少長到足以退回柳葉刀。如果對血糖檢測器作這種安排，就可對其觸發(fā)，例如用電磁閥使由真空致動的活塞觸發(fā)血糖檢測器。也可采用其他的觸發(fā)機構。觸發(fā)動作將血液檢測器推向皮膚，最好離采血部位不超過5mm，更優(yōu)選的是離采血部位不超過3mm，最優(yōu)選的是離采血部位不超過1mm。應小心地安放血糖檢測器而使檢測器在用真空輔助采血時不致對真空產生不良影響。此外，必要時應對血糖檢測器40進行調整而使收集在血糖檢測器收集區(qū)內的血液可用以啟動血糖檢測器。
圖2還示出血糖檢測器40放在刺破組件16頂端30內的情況。
本發(fā)明血糖檢測器40的實施例包括一多層元件，多層元件具有
(a)一元件層，可接收血液并通過化學輔助吸收作用傳送所接收的血液；(b)一元件層，可檢測是否存在分析物或可測量血液內分析物量；(c)一元件層，可將其放在與計量器接觸的部位，可接觸計量器層疊放在傳送血液層上，所述元件層(a)可將血液傳送給元件層(b)。
本發(fā)明血糖檢測器40的一優(yōu)選實施例包括一多層元件，多層元件具有(a)一覆蓋層，其內具有一開口；(b)一元件層，疊放在覆蓋層上，可通過覆蓋層內的開口接收血液并通過化學輔助吸收作用傳送血液；(c)一元件層，可將其放在與計量器接觸的部位，可接觸計量器層疊放在傳送血液層上；(d)一元件層，可檢測是否存在分析物或可測量血液內分析物量，將此層放在覆蓋層和可接觸計量器層之間，此層還可以傳送血液層接收血液。
圖21A、21B示出以上所示本發(fā)明多層元件優(yōu)選實施例。在論述這一實施例過程中，也還將論述不需覆蓋層的實施例。多層元件1100具有帶開口1104的覆蓋層1102。在覆蓋層1102的主表面1106上粘有一可通過化學輔助吸收作用將血液送到檢測層1110的元件層1108。覆蓋層1102的另一主表面1112為可緊靠皮膚甚至可接觸皮膚的表面。疊置層1110為帶開口1116的可接觸計量器層1114。
覆蓋層1102的開口1104和可接觸計量器層1114的開口1116是對準的，使柳葉刀可通過開口1104和1116而刺破皮膚。傳送血液層1108在設計上使柳葉刀通過此層或在布置上使柳葉刀不必通過此層。覆蓋層1102內開口1104可使傳送血液層1108接收從皮膚內由柳葉刀形成的開口冒出的血液而可將來自皮膚內開口的血液通過化學輔助吸收作用傳送到檢測層1110。
可將檢測層1110放在覆蓋層1102的主表面上或可接觸計量器層1114的主表面上。檢測層1110具有一層或幾層化學藥品如酶，化學藥品可與生物流體內的分析物發(fā)生反應而產生可測量的電反應或可測量的光反應。在此列作參考的美國專利No.4,545,382、4,711,245、5,682,884論述了可對血液內血糖作出反應而發(fā)生可測性電信號的檢測層。在此列作參考的美國專利No.4,935,346、4,929,545論述了可對血液內血糖作出反應而產生可測性反射比變化的檢測層。美國專利No.5,682,884對檢測層一示例作了說明。美國專利No.5,682,884所述檢測層具有沿一支承延伸的第一導體和第二導體，還具有一用以連接讀出線路的機構。與液體血樣和第一導體作接觸布置的有源電極具有酶的沉積層，酶層可催化涉及液體血樣內受分析化合物如血糖的反應。電子在酶催化的反應和第一導體之間得到傳遞而產生電流?；鶞孰姌O與液體血樣和第二導體作接觸布置。
覆蓋層1102最好由疏水材料制成。覆蓋層最好具有足夠的柔性以與多層元件的其他各層相貼合。適合于制備覆蓋層的材料示例包括、但不限于、聚合材料如聚酯、聚酰亞胺、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯酸酯及其組合物。
覆蓋層1102的厚度并不重要，但最好約為0.005-2.0mm。此層表面面積并不重要，但主表面尺寸最好約為5-60mm，次要表面尺寸最好約為2-30mm。圖示覆蓋層為長條形和長方形的，但也可采用其他形狀如圓形、橢圓形、三角形、正方形和其他形狀。
覆蓋層1102內開口1104的尺寸應夠大以便使柳葉刀可從中穿過而刺入病人皮膚。最好使開口1104夠大以便使用可購自市場的柳葉刀。由于從市場中購置的柳葉刀組件隨柳葉刀在柳葉刀組件主體內對準中心的準確情況而相異，覆蓋層1102內開口1104最好夠大而可使柳葉刀通過，但不能大到影響覆蓋層的強度。一般來說，開口1104不大于覆蓋層1102寬度的1/2-3/4。
盡管圖21A、21B實施例示出了覆蓋層，可以、但并不推薦、整個地省去覆蓋層。在省去覆蓋層的實施例中，可接觸計量器層可帶有柳葉刀可從中通過的開口；也可將可接觸計量器層截去足夠量而使柳葉刀在皮膚內形成開口之前不致碰觸可接觸計量器層的端部。在這后一種實施例中，傳送血液層可帶有也可不帶柳葉刀從中通過的開口。
傳送血液層1108最好由聚合材料、纖維素材料、天然纖維材料或等效材料制作。適用于本發(fā)明傳送血液的聚合材料代表性示例包括、但不限于、含有酰胺單體單元如尼龍、酯單體單元、亞烷基單體單元如聚丙烯和聚乙烯、纖維素單體單元及其組合物的聚合物。傳送血液層可以是網體。網體最好由聚合材料的細紡股繩構成；但可采用任意編織或非編織材料，只要傳送血液層在血液揮發(fā)或結塊之前將血液傳送給檢測層1110。適用于本發(fā)明多層元件的細網具有約40-45％開孔面積、約95-115絲/cm的網絲數(shù)、約20-40μm的絲徑、約40-60μm的厚度。特別優(yōu)選的網體為NY64HC網體，可購自地址為“CH-8803，Ruschlikon，Swifzerland”的“Sefar”(原名“ZBF”)公司。適用于本發(fā)明多層單元的粗網具有約50-55％的開孔面積、約45-55絲/cm的網絲數(shù)、約55-65μm的絲徑、約100-1000μm的厚度。優(yōu)選的網體為NY151HC，可購自地址為“CH-8803，Ruschlikon，Swifzerland”的“Sefar”(原名ZBF)公司。網體的特征還載于在這里列作參考的美國專利No.5,628,890。
傳送血液層1108通過化學輔助吸收作用傳送血液。如這里所用，“化學輔助吸收作用”一詞指的是以下各項中之一(a)流體沿材料的流動，其中材料本身是親水的，如舉例來說，纖維素；(b)流體沿材料的流動，其中至少在材料表面上涂有一種化學物質如舉例來說涂有表面活化劑的尼龍；(c)流體沿材料的流動，通過化學或物理過程使材料成為親水的如舉例來說用電暈放電、等離子體、火焰等處理聚酯。涂在傳送血液層材料表面上的至少一種化學物質的目的是促使流體沿材料表面流動。適用于以上目的的化學物質屬于一般稱之為表面活化劑的化合物類。表面活化劑減少其所涂表面的表面張力，使所涂表面吸引而不排斥流體。適用于本發(fā)明、可購自市場的表面活化劑為含氟化合物表面活化劑，其商標名稱為“FC 170C FLUORAD”，購自“ST.Paul，Minnesota”地區(qū)的“Minnesota Mining and Manufacturing Company”公司。這種表面活化劑為一種氟化脂肪族氧乙烯加成化合物、低聚乙烯乙二醇、1.4-二惡烷和水的溶液。經發(fā)現(xiàn)，最好每毫克傳送血液層采用約1-10μg表面活化劑。優(yōu)選的表面活化劑加量隨傳送血液層材料的性質和所用表面活化劑而異。優(yōu)選的加量可通過觀察在不同表面活化劑加量下血樣沿傳送血液層流動的情況、根據(jù)經驗來確定。如果網體用親水材料制作，就不必再用表面活化劑。
傳送血液層1108可用足夠大的速度使足夠量的血液均勻地從中流過，從而使足夠量的血液如0.1-10μL，最好為2μL和以下，最優(yōu)選的是1μL和以下的血液在揮發(fā)之前到達檢測屋1110，揮發(fā)會使血樣量不足以在合理的時間如5min和以下之內提供分析物值的讀數(shù)?？蓪魉脱簩?108用熱融粘結劑粘在覆蓋層1102面向可接觸計量器層1114的主表面上。傳送血液層1108可帶一小開口，開口與柳葉刀路程、覆蓋層1102內開口和可接觸計量器層1114內開口對準，因而消除柳葉刀在刺破操作中碰觸網線的可能。
覆蓋層1102和傳送血液層1108最好在布置上使皮膚內開口冒出的血液不致受到覆蓋層阻礙而達不到傳送血液層。適用于本發(fā)明的覆蓋層1102和傳送血液層1108的布置見圖21A、21B、22、23、24、25、26A、26B、27。應該指出，圖23并未示出覆蓋層，但還應指出，圖23示出了圖22多層元件的反面。
如圖21A、21B所示，多層元件具有在覆蓋層1102內形成的開口1104和在可接觸計量器層1114內形成的開口1116。傳送血液層1108位于覆蓋層1102和可接觸計量器層1114之間。
在圖22、23、24、25中，傳送血液層1108直接位于覆蓋層1102的開口1104上。在檢測層內電氣觸頭用參考號為1110a的部分表示。在圖23中，傳送血液層1108直接位于可接觸計量器層1114內開口1116的下面。在圖22、23中，傳送血液層為每單位面積具有相對較多孔數(shù)的網體。在圖24內，傳送血液層為每單位面積具有相對較少孔數(shù)的網體。在圖22、23、24所示實施例中，柳葉刀在操作過程中使皮膚內形成開口的步驟中有可能碰觸網體的一網線。如果柳葉刀碰觸一網線，移動質量應具有足夠的沖量來刺破網絲和其下的皮膚。移動質量的沖量為刺破組件移動構件質量和速度的函數(shù)。傳送血液層相對于穿刺的強度也會決定著刺破的有效性。傳送血液層的厚度和材料性能決定著其強度。網體的厚度和材料性能最好應使購自市場的柳葉刀能刺破網體。
在圖25內，傳送血液層1108位于覆蓋層1102和可接觸計量器層1114之間，直接位于覆蓋層1102內開口1104的下面；但，傳送血液層1108也具有開口1118。在圖25所示實施例中柳葉刀不會在過程內使皮膚內形成開口的步驟中碰觸網體的網絲。
如圖26A所示，可接觸計量器層1114具有兩個開口1116和1122。傳送血液層1108偏離開口1116而直接在開口1122上面。在此實施例中，柳葉刀通過開口1116而在皮膚內形成開口。然后，某種機械裝置如彈簧、電磁線圈、樞軸或四連桿機構使多層元件移動一個足夠距離而使傳送血液層1108的至少一個部分大體上直接處于皮膚內開口的上面，從而盡量縮小血液到達傳送血液層1108所需行程而同時消除了柳葉刀在刺破操作中對網絲的碰觸?？山佑|計量器層內開口1122在直接對準傳送血液層1108時可用以加上真空而增加血液的收集。但，應該指出，這種開口是任選的，并在其他實施例中可以省略。如在圖26B中在可接觸計量器層內僅形成一個開口。
在圖27內，傳送血液層1108與多層元件的一端1121鄰接。在圖27實施例中，通過半圓開口1104的柳葉刀可在刺破操作時碰觸網絲。從皮膚內開口冒出的血液具有最小的到達傳送血液層1108的行程距離。也可以在柳葉刀在皮膚內形成開口后移動多層元件如以上所述而便于用傳送血液層1108采血。
檢測層1110最好具有電化學檢測器如生物檢測器或光學檢測器如反射比檢測器。檢測層1110支承在覆蓋層1102或可接觸計量器層1114上。
電化學式檢測層最好是非多孔的，光學式檢測層最好是多孔的。檢測層最好是柔性的，使其與任一貼附層如覆蓋層1102或可接觸計量器層1114相貼合。電化學式檢測層可以是透明的或不透明的。光學式檢測層最好是反射的。
檢測層1110含有化學反應所需試劑，化學反應是指示分析物濃度和存在與否所必不可少的。在檢測血糖的情況下，這些試劑包括、但不限于、二茂鐵、鐵氰化合物、血糖氧化酶、血糖脫氫酶、過氧化物酶。電化學式檢測層最好具有選自由碳、鉑、金、鈀、氯化銀和銀構成的這一族的元素。反射比式檢測層最好具有選自由染料和酶構成的這一屬的成分。
如上所述，一般的檢測層具有沿支承延伸的第一導體和第二導體，還具有與讀出電路連接的機構。用以接觸液體血樣和第一導體的有源電極具有酶的淀積層，此淀積層可催化涉及液體血樣內分析物化合物如血糖的反應。電子在由酶催化的反應和第一導體之間傳遞而產生電流。對基準電極作適當?shù)牟贾靡耘c液體血樣和第二導體接觸。
在本發(fā)明用于多層元件的檢測層優(yōu)選實施例中，在有源電極淀積物中含有電子介體如二茂鐵以傳遞電子。所檢測的化合物為血糖而酶為血糖氧化酶或血糖脫氫酶。有源電極和基準電極為涂敷在覆蓋層1102或可接觸計量器層1114上的涂層。例如，有源電極是通過用含有導電化合物、酶和介體的油墨進行印刷(如網版印刷)形成的，基準電極也是通過印刷(如網版印刷)形成的。用以與讀出電路連接的機構裝在覆蓋層1102或可接觸計量器層1114的一端上，電極作遠離該端的布置。上述實施例的其他一些變異部分載于以上列為參考的美國專利No.5,682,884。
可接觸計量器層1114最好用聚合材料制作。適用于制備可接觸計量器層的聚合材料代表性示例包括含有丙烯酸單體單元、甲基丙烯酸單體單元、丙烯酸酯單體單元、甲基丙烯酸酯單體單元、氯乙烯單體單元及其組合物的聚合物。其他適用于制備可接觸計量器層的聚合物包括聚酯?？山佑|計量器層的功用是(1)提供用以在上面印刷檢測層1110的表面，(2)使多層元件中的開口或幾個開口與柳葉刀對準，(3)使多層元件與計量器接觸以便讀出來自多層元件檢測部分的信號，(4)提供較硬層以便檢起多層元件而與計量器用接觸安放，并在檢測器測量光學反應的情況下提供貼靠計量器的接觸面，計量器裝有光源和用以從檢測層讀出血糖信號的機構。
在可接觸計量器層1114內開口1116的尺寸應夠大以便柳葉刀從中穿過而刺入病人皮膚。最好使開口1116夠大以便使用購自市場的柳葉刀。由于購自市場的柳葉刀組件隨著對柳葉刀組件主體對準中心的準確程度要求不同而異，可接觸計量器層1114內開口1116最好夠大以便穿過柳葉刀、但不宜過大而影響可接觸計量器層的強度。一般來說，開口1116不大于可接觸計量器層1114寬度的1/2-3/4。
盡管圖21A、21B所示可接觸計量器層1114示出了一個開口1116，但雖非優(yōu)選卻可省略開口1116，只要截去足夠量的可接觸計量器層1114就可使柳葉刀在穿過覆蓋層1102內開口1104前不致碰觸可接觸計量器層端部。在此實施例中傳送血液層1108可有或可無開口。
下表列出本發(fā)明多層元件各層尺寸的范圍。這里無意將本發(fā)明多層元件各層尺寸限制在下表所列范圍內。
多層元件最好夠硬以便使用人操作。在優(yōu)選實施例中，覆蓋層1102或可接觸計量器層1114或此兩層用夠硬的材料制作以便支承傳送血液層1108和檢測層1110。所述后兩層可極柔軟而具有盡量低的硬度。
多層元件各層的孔隙率取決于各層的布置和功用。覆蓋層1102和可接觸計量器層1114最好足夠少孔而形成血液的腔體。傳送血液層1108最好足夠多孔而使血液均勻流動，迅速從中穿過而流向檢測層1110。檢測層的孔隙率并不重要；可以是多孔或少孔而取決于制造廠所選設計。
傳送血液層1108的表面尺寸如長度最好小于上面印刷有檢測層1110這一層的尺寸，使在采用電化學傳感器時檢測層1110上的電氣觸頭1110a露出而便于插入計量器。
可接觸計量器層1114的表面尺寸如長度最好大于覆蓋層1102以便在采用印刷在可接觸計量器層上的電化學傳感器的情況下使電氣觸頭露出而將其插入計量器。可接觸計量器層的不透明性并不重要，除非采用光學檢測。
如上所述，一任選敷層1123如圖28所示可夾置于覆蓋層1102和可接觸計量器層1114之間以限制傳送血液層1108內血液的流動。敷層可用起初為液態(tài)或可透過網體孔隙的材料制作。這種材料最好為疏水不導電墨水。這種材料最好用網版印刷敷在傳送血液層(最好為網狀)的周邊部分上，從而圍成一合適的通路以便血樣從其接觸傳送血液層的部位流向檢測層1110。見美國專利No.5,628,890有關敷層使網層夾緊和固定就位的情況。敷層1123和傳送血液層1108大體上是共面的。在這里“共面”一詞是指兩種材料至少各以其一個表面處在同一面上。使這兩層作共面布置是較好的，因為傳送血液層1108使血液在所有方向上擴展。為限制血液擴展到多層元件上不適當?shù)牟课粌龋髮?123對流動的血液起有阻擋體的作用。將傳送血液層1108貼在可接觸計量器層1114上而將傳送血液層1108的邊沿與敷層1123嵌置起來。圖28示出任選敷層1123和傳送血液層1108平面之間的關系。在這里“大體上共面”一詞包括兩種情況，即敷層1123的至少一個主表面和傳送血液層1108的至少一個主表面在同一平面內以及敷層1123的至少一個主表面稍超出傳送血液層1108的至少一個主表面。真正的共面、即前一種情況主要由于制造條件很難做到。大體上共面、即后一種情況、在實際制造條件下更可能做到。圖28示出更可能的制造結果。但最好盡可能使敷層1123和傳送血液層1108接近真正的共面而使所需采集的血液容量盡量小些。
多層元件最好采用大量生產。但，以下方法可用以制作單件多層元件。
可接觸計量器層1114可以成張的形式予以提供。在一種一般的構造中，可接觸計量器層1114可以是一張聚氯乙烯?？蓪z測層1110用網版印刷到可接觸計量器層1114上。檢測層1110可以是一種如這里列作參考的美國專利No.4,545,382所述生物傳感器。在一優(yōu)選實施例中，檢測層1110的電極含有一生物激活物質，與血糖起化學反應，最好與血糖氧化酶或血糖脫氫酶起化學反應；一電子材料，最好為碳，將由血糖與生物激活物質所起化學反應產生的電信號傳到計量器的電接頭上。用稱作介體的化合物可有助于電信號的發(fā)生，介體可增加電信號。見“分析化學”1984，56，667-671中“用于血糖電流測定和用二茂化鐵催化的酶電極”一文。電路是用至少一種其他電導材料、最好為氯化銀、稱之為基準電極或反電極完成的。
于是將傳送血液層1108布置就位以與檢測層1110作流體連通。這時可用熱融粘結劑將覆蓋層1102貼在傳送血液層上。
圖21A、21B具體示出多層元件的組成，圖29A、29B、29C、29D示出多層元件的操作情況，為了用本發(fā)明制品檢測血樣分析物的存在和量，將多層元件1100放在采血設備柳葉刀止動器1124和頂端組件1126之間。頂端組件1126具有頂端1127和密封件1128。使覆蓋層1102內開口1104和可接觸計量器層1114內開口1116與刺破組件1131柳葉刀1130對準。將采血設備的頂端組件1126密封件1128貼靠在皮膚“S”上。圖29A示出在加上真空前的設備。圖29B示出加上真空、伸展皮膚、使其吸入而接觸多層元件覆蓋層1102后的設備。將真空加上一足夠的時間段而使血液聚集在吸入頂端1127的皮膚內。于是致動刺破組件而使柳葉刀1130穿過柳葉刀止動器1124的開口1132和多層元件(在圖29A、29B、29C、29D中用虛線示出，在圖21A、21B中用參考號1104、1116示出)。這時柳葉刀刺入皮膚，在其中形成一開口。見圖29C。然后，退回柳葉刀而在皮膚內形成無障礙開口。血液“B”在真空輔助下從皮膚內無障礙開口冒出而接觸傳送血液層1108，沿傳送血液層流動，從而到達檢測層1110。見圖29D。在檢測層表面上發(fā)生化學反應。化學反應的輸出信號可在檢測層1110的電氣觸頭1110a處讀出。在充滿多層元件后，釋放真空而使皮膚脫離頂端。
在用電化學傳感器的情況下，可接觸計量器層1114應直接接觸計量器(未示出)而使傳感器、即檢測層1110、與計量器作電氣接觸如通過插入電氣接頭?？山佑|計量器層還可用以具體地使多層元件與計量器恰當?shù)貙R而使柳葉刀與可接觸計量器層內開口1116對準。在用反射試條的情況下應將可接觸計量器層裝在計量器內而使光源和計量器的檢測器與反射試條對準，同時使多層元件與計量器對齊以便柳葉刀與可接觸計量器層內開口1116對準。
雖非優(yōu)選，但也可采用不帶傳送血液層的工作多層元件。為省去傳送血液層，可接觸計量器層和覆蓋層可在布置上使血液可在其間通過毛細管作用流到檢測層。在一個涉及通過毛細管作用流動的實施例中，面向覆蓋層主表面的可接觸計量器層主表面和面向可接觸計量器層主表面的覆蓋層主表面應是親水性質的。至少上述主表面之一、最好是兩個上述主表面用親水材料制作或用親水材料涂敷如舉例來說用表面活化劑涂敷。這兩屋的親水性會使所采血液流入可接觸計量器層和覆蓋層之間的空間內而流向檢測層。因此，很明顯，可以省去傳送血液層。在此實施例中，可接觸計量器層應具有足夠長度以便在可接觸計量器層和覆蓋層之間形成毛細管通道。因此，如果使覆蓋層的長度具有可從中穿過柳葉刀的開口，最好使可接觸計量器層也具有使柳葉刀可從中穿過的開口。毛細通道實際上可通過敷層形成，敷層使在可接觸計量器層和覆蓋層之間形成具有毛細寬度的空間。
采用本發(fā)明多層元件可使采血取得很高的效率。改進采血效率會縮短為分析目的采血所需時間段。
圖5-10和43-46示出本發(fā)明設備各種可供選用的實施例。在圖5中，采血裝置100具有殼體102。殼體102分成兩部分，接納部分102a和伸出部分102b。襯墊104用以密封殼體102的部分102a、102b而有助于從伸出部分102b上分開接納部分102a。接納部分102a通過摩擦與伸出部分102b形成緊密配合。伸出構件102c、102d用以引導伸出部分102b進入接納部分102a。在殼體102內裝有真空泵(未示出)、刺破組件108、電池組(未示出)、電子儀器(未示出)。開關109用以啟動電子儀器。真空泵通過抽氣管(未示出)與刺破組件108連接。止回閥(未示出)位于真空泵和刺破組件108之間。
在采樣過程中，接納部分102a和伸出部分102b緊密配合在一起。裝置100殼體102的接納部分102a上接觸皮膚的部分裝有密封件110。密封件110在接納部分102a內圍繞開口112。接納部分102a的開口112可使皮膚表面和與血糖檢測器114鄰接的采血室之間連通，檢測器在此示為長條形。在使用時，裝置100的位置使刺破組件108位于所從采樣的皮膚表面部位的上方。為采集血樣，將裝置100殼體102的接納部分102a貼放在皮膚上，因而密封件110可使取得滿意的真空。一般推壓啟動開關109而啟動電子儀器，電子儀器開動真空泵。真空泵于是提供抽吸作用。真空泵的抽吸作用使由密封件110圍住的皮膚充血。在伸展皮膚、使其向開口112升起時完成皮膚的充血。在由電子儀器的程序設計器預置的適當時間段后觸發(fā)刺破組件108，因而使柳葉刀116刺入向開口112升起而充血的皮膚。柳葉刀116最好是用電磁閥(未示出)自動觸發(fā)的，電磁閥使真空致動的活塞(未示出)觸發(fā)柳葉刀116。過程中有關采集血樣的其余步驟大體上與圖1、2、3、4所示實施例內所述步驟類似。
在圖5所示實施例中，將血糖檢測器1114插入殼體102伸出部分102b內的狹縫118。殼體102接納部分102a使血糖檢測器114移入其合適的測試位置內。從血糖檢測器114得出的結果可在一般為普通液晶數(shù)字顯示器的顯示屏120上顯示出來。使接納部分102a在更換柳葉刀116或血糖檢測器114時從伸出部分102b脫出。使接納部分102a在采集血樣過程中緊密地配接在伸出部分102b上。
真空泵、電池組、電子儀器、抽氣管、止回閥、電磁閥、真空致動的活塞的相對位置大體上類似于圖1、2所示實施例內所述這些組成的相對位置。
在圖6中，采血裝置200具有殼體202。殼體202具有蓋體部分202a，用鉸鏈206將蓋體部分裝在殼體202的其余部分202b上。密封墊207在關閉蓋體部分202a時用以密封殼體202。蓋體部分202a是繞鉸鏈206轉動而關閉的。在關閉蓋體部分202a時蓋體部分202a的凸部202C準確地配接在殼體202其余部分202b的凹部202d內。蓋體部分202a的其余邊沿嚴密地壓合在殼體202其余部分202b的其余邊沿上。殼體202內裝有真空泵(未示出)、刺破組件208、電池組(未示出)、電子儀器(未示出)。開關(未示出)用以啟動電子儀器。真空泵通過抽氣管(未示出)與刺破組件208連接。止回閥(未示出)位于真空泵和刺破組件208之間。
在采樣過程中，關閉蓋體部分202a。裝置200殼體202蓋體部分202a上須與皮膚接觸的部位裝有密封件(未示出)。密封件圍繞蓋體部分202a內開口212。蓋體部分202a內開口212可使皮膚表面和與血糖檢測器214鄰接的采血室之間連通，血糖檢測器在此示為長條形。在使用中，裝置200的位置使刺破組件208位于所從采樣的皮膚表面部位上方。為了采集血樣，將裝置200殼體202蓋體部分202a貼放在皮膚上，因而密封件可使取得滿意的真空。一般推壓而啟動開關，從而啟動電子儀器，電子儀器開動真空泵。真空泵于是提供抽吸作用。真空泵的抽吸作用使由密封件圍住的皮膚充血。皮膚在伸展并向開口212升起時完成充血。在一般由電子儀器程序設計器預置的合適的時間段后觸發(fā)刺破組件208，因而使柳葉刀216刺入向開口212升起而充血的皮膚。柳葉刀216最好是用電磁閥(未示出)自動觸發(fā)的，電子儀器使真空致動的活塞(未示出)觸發(fā)柳葉刀216。過程中有關采血樣的其余步驟大體上類似于圖1、2、3、4所述實施例中所述步驟。
在圖6所示實施例內，血糖檢測器214插在殼體202狹縫218a、218b內。從血糖檢測器214得出的結果可在一般為普通的液晶數(shù)字顯示器的顯示屏220上顯示出來。在更換柳葉刀216或血糖檢測器214時開啟蓋體部分202a。在采集血樣過程中關閉蓋體部分202a。
真空泵、電池組、電子儀器、開關、抽氣管、止回閥、密封件、電磁閥、真空致動的活塞的相對位置大體上類似于圖1、2所示實施例中所述這些組成的相對位置。
在圖7中，采血裝置300具有殼體302。殼體302具有蓋體部分302a，蓋體部分用鉸鏈306裝在殼體302其余部分302b上。密封墊307用以在關閉蓋體部分302a時密封殼體302。蓋體部分302a可繞鉸鏈306轉動予以關閉。在關閉蓋體部分302a時，蓋體部分302a的凸部302c準確地配接在殼體302其余部分302b凹部302d內。蓋體部分302a其余邊沿緊密地貼靠在殼體302其余部分302b其余邊沿上。在殼體302內裝有真空泵(未示出)、刺破組件308、電池組(未示出)、電子儀器(未示出)。設有開關(未示出)以啟動電子儀器。真空泵是用抽氣管(未示出)與刺破組件308連接的。止回閥(未示出)位于真空泵與刺破組件308之間。
在采樣過程中，關閉蓋體部分302a。裝置300殼體302蓋體部分302a上須與皮膚接觸的部位裝有密封件(未示出)。密封件圍繞蓋體部分302a內開口312。蓋體部分302a內開口312可使皮膚表面和與血液檢測器314鄰接的采血室之間連通，血糖檢測器在此示為長條形。在使用中，裝置300的位置使刺破組件308位于所從采樣的皮膚表面部位上方。為了采集血樣，將裝置300殼體302蓋體部分302a貼放在皮膚上，因而密封件可使取得滿意的真空。一般推壓而啟動開關，從而啟動電子儀器，電子儀器開動真空泵。真空泵于是提供抽吸作用。真空泵的抽吸作用使由密封件圍住的皮膚充血。皮膚在伸展并向開口312升起時完成充血。在一般由電子程序設計器預置的合適時間段后觸發(fā)刺破組件308，因而使柳葉刀316刺入向開口312升起而充血的皮膚。柳葉刀316最好是用電磁閥(未示出)自動觸發(fā)的，電磁閥使真空致動的活塞(未示出)觸發(fā)柳葉刀316。過程中有關采血樣的其余步驟大體上類似于圖1、2、3、4所述實施例中所述步驟。
在圖7實施例中，血糖檢測器314插在殼體302狹縫318內。從血糖檢測器314中得出的結果可在一般為普通液晶數(shù)字顯示器的顯示屏320上顯示出來。在圖7中示出用于電子儀器的接頭322。在更換柳葉刀316或血糖檢測器314時開啟蓋體部分302a。在采集血樣過程中關閉蓋體部分302a。
真空泵、電池組、電子儀器、開關、抽氣管、止回閥、密封件、電磁閥、真空致動的活塞的相對位置大體上類似于圖1、2所示實施例中所述這些組成的相對位置。
在圖8中，采血裝置400具有殼體402。殼體402具有蓋體部分402a，鉸鏈406將蓋體部分裝在殼體402的其余部分402b上。密封墊407在關閉蓋體部分402a時用以密封殼體402。蓋體部分402a是繞鉸鏈406轉動而關閉的。在關閉蓋體部分402a時蓋體部分402a的凸部402c、402d準確地配接在殼體402其余部分402b的凹部402c、402f內。蓋體部分402a的其余邊沿嚴密地壓合在殼體402其余部分402b的其余邊沿上。殼體402內裝有真空泵(未示出)、刺破組件408、電池組(未示出)、電子儀器(未示出)。開關409用以啟動電子儀器。真空泵通過抽氣管(未示出)與刺破組件408連接。止回閥(未示出)位于真空泵和刺破組件408之間。
在采樣過程中，關閉蓋體部分402a。裝置400殼體402蓋體部分402a上須與皮膚接觸的部位裝有密封件(未示出)。密封件圍繞蓋體部分402a內開口412。蓋體部分402a內開口412可使皮膚表面和與血糖檢測器414鄰接的采血室之間連通，血糖檢測器在此示為長條形。在使用中，裝置400的位置使刺破組件408位于所從采樣的皮膚表面部位上方。為了采集血樣，將裝置400殼體402蓋體部分402a貼放在皮膚上，因而密封件可使取得滿意的真空。一般推壓而啟動開關409，從而啟動電子儀器，電子儀器開動真空泵。真空泵于是提供抽吸作用。真空泵的抽吸作用使由密封件圍住的皮膚充血。皮膚在伸展并向開口412升起時完成充血。在一般由電子儀器程序設計器預置的合適時間段后觸發(fā)刺破組件408，因而使柳葉刀416刺入向開口412升起而充血的皮膚。柳葉刀416最好是用電磁閥(未示出)自動觸發(fā)的，電磁閥使真空致動的活塞(未示出)觸發(fā)柳葉刀416。過程中有關采血樣的其余步驟大體上類似于圖1、2、3、4所述實施例中所述步驟。
在圖8所示實施例中，血糖檢測器414插在殼體402狹縫418內。在此實施例中示出了血糖檢測器414可在兩個位置之間轉動90°以便簡化其插入和更換操作。從血糖檢測器414得出的結果可在一般為普通的液晶數(shù)字顯示器的顯示屏420上顯示出來。在更換柳葉刀416或血糖檢測器414時開啟蓋體部分402a。在采集血樣過程中關閉蓋體部分402a。
真空泵、電池組、電子儀器、抽氣管、止回閥、密封件、電磁閥、真空致動的活塞的相對位置大體上類似于圖1、2所示實施例中所述這些組成的相對位置。
在圖9中，采血裝置500具有殼體502。殼體502具有蓋體部分502a，用鉸鏈506將蓋體部分裝在殼體502的其余部分502b上。密封墊507在關閉蓋體部分502a時用以密封殼體502。蓋體部分502a是繞鉸鏈506轉動而關閉的。在關閉蓋體部分502a時，蓋體部分502a邊沿502c緊密地貼合在殼體502其余部分502b的邊沿502d上。在殼體502內裝有真空泵(未示出)、刺破組件508、電池組(未示出)、電子儀器(未示出)。開關(未示出)用以啟動電子儀器。真空泵通過抽氣管(未示出)與刺破組件508連接。止回閥(未示出)位于真空泵和刺破組件508之間。
在采樣過程中，關閉蓋體部分502a。裝置500殼體502上須與皮膚接觸的蓋體部分502a裝有密封件511。密封件511圍住蓋體部分502a內開口512。蓋體部分502a內開口512可使皮膚表面和與血糖檢測器514鄰接的采血室之間連通，血糖檢測器在此示為長條形。在使用中，裝置500的位置使刺破組件508位于所從采樣的皮膚表面部位上方。為采集血樣，將裝置500殼體502蓋體部分502a貼放在皮膚上，因而密封件可使取得滿意的真空。一般推壓而啟動開關，從而啟動電子儀器，電子儀器開動真空泵。真空泵于是提供抽吸作用。真空泵的抽吸作用使由密封件圍住的皮膚充血。皮膚在伸展并向開口512升起時完成充血。在一般由電子儀器程序設計器預置的合適時間段后觸發(fā)刺破組件508，因而使柳葉刀516刺入向開口512升起而充血的皮膚。柳葉刀516最好是用電磁閥(未示出)自動觸發(fā)的，電磁閥使真空致動的活塞(未示出)觸發(fā)柳葉刀516。過程中有關采集血樣的其余步驟大體上類似于圖1、2、3、4所述實施例中所述步驟。
在圖9所示實施例中，血糖檢測器514插在殼體502狹縫518內。從血糖檢測器514得出的結果可在一般為普通的液晶數(shù)字顯示器的顯示屏520上顯示出來。在更換柳葉刀516或血糖檢測器514時開啟蓋體部分502a。在采集血樣過程中關閉蓋體部分502a。
真空泵、電池組、電子儀器、開關、抽氣管、止回閥、電磁閥、真空致動的活塞的相對位置大體上類似于圖1、2所示實施例中所述這些組成的相對位置。
在圖10中，采血裝置600具有殼體602。殼體602具有蓋體部分602a，用鉸鏈606將蓋體部分裝在殼體602的其余部分602b上。密封墊607在關閉蓋體部分602a時用以密封殼體602。蓋體部分602a是繞鉸鏈606轉動而關閉的。在關閉蓋體部分602a時，蓋體部分602a的邊沿602c緊密地貼合在殼體602其余部分602b的邊沿602d上。殼體602內裝有真空泵(未示出)、刺破組件608、電池組(未示出)、電子儀器(未示出)。開關609用以啟動電子儀器。真空泵通過抽氣管(未示出)與刺破組件608連接。止回閥(未示出)位于真空泵和刺破組件608之間。
在采樣過程中，關閉蓋體部分602a。裝置600殼體602上與皮膚接觸的蓋體部分602a裝有密封件611。密封件611圍住蓋體部分602a內開口612。蓋體部分602a內開口612可使皮膚表面和與血糖檢測器614鄰接的采血室之間連通，血糖檢測器在此示為長條形。在使用中，裝置600的位置使刺破組件608位于所從采樣的皮膚表面部位上方。為了采集血樣，將裝置600殼體602蓋體部分602a貼放在皮膚上，因而密封件可使取得滿意的真空。一般推壓而啟動開關，從而啟動電子儀器，電子儀器開動真空泵。真空泵于是提供抽吸作用。真空泵的抽氣作用使由密封件圍住的皮膚充血。皮膚在伸展并向開口612升起時完成充血。在一般由電子儀器程序設計器預置的合適時間段后觸發(fā)刺破組件608，因而使柳葉刀616刺入向開口612升起而充血的皮膚。柳葉刀616最好是用電磁閥(未示出)自動觸發(fā)的，電磁閥使真空致動的活塞(未示出)觸發(fā)柳葉刀616。過程中有關采集血樣的其余步驟大體上類似于圖1、2、3、4所示實施例中所述步驟。
在圖10所示實施例內，血糖檢測器614插地殼體602狹縫618內。從血糖檢測器614得出的結果可在一般為普通的液晶數(shù)字顯示器的顯示屏620上顯示出來。在更換柳葉刀616或血糖檢測器614時開啟蓋體部分602a。在采集血樣過程中關閉蓋體部分602a。
真空泵、電池組、電子儀器、開關、抽氣管、止回閥、電磁閥、真空致動的活塞的相對位置大體上類似于圖1、2所示實施例中所述這些組成的相對位置。
在如圖43A-43C所示本發(fā)明另一實施例中，采血裝置700具有殼體702，殼體具有內蓋部分702a(在圖43A中示出其開啟狀態(tài)，在圖43B示出其關閉狀態(tài))、蓋體部分702b(在圖43A、43B中示出其開啟狀態(tài)，在圖43C中示出其關閉狀態(tài))、主體部分702c?？蓪壬w部分702a通過凸體703有利地在主體部分702C上方作鉸鏈705式安裝。內蓋部分702a也可與主體部分702C作摩擦接合、用蓋扣(未示出)或任何一種由鉸鏈705、摩擦接合、蓋扣組合的連接。在用鉸鏈705時，可使內蓋部分702a任選地用彈簧偏壓保持在開或關的狀態(tài)下。蓋扣(未示出)可裝在內蓋部分702a上而與凸體703上的凸部(未示出)接合或反向安裝以便必要時將內蓋部分702a保持在開或關的狀態(tài)下。盡管在圖43A-43C所示實施例中采用鉸鏈705，任一其他可使內蓋702a與主體部分702C連接而在開和關的位置之間交替換位的連接或組合連接也是可取的。用鉸鏈706將蓋體部分702b與殼體702主體部分702c連接。也可用磨擦接合、蓋扣或任一由鉸鏈706、摩擦接合和蓋扣構成的組合將蓋體部分702b與主體部分702C連接。在用鉸鏈706時，可使蓋體部分702b任選地用彈簧偏壓保持在開或關的狀態(tài)下。在蓋體部分702b上也可裝有蓋扣(未示出)而與主體部分702C上凸部(未示出)接合或反向安裝以便必要時將蓋體部分702b保持在開或關的狀態(tài)下。盡管在圖43A-43C所示實施例中采用鉸鏈706，任一其他可使蓋體部分702與主體部分702C連接而在開和關的位置之間交替換位的連接或組合連接也是可取的。設有密封墊或其他密封裝置707以便在關閉內蓋部分702a和蓋體部分702b時密封殼體702。此外，可設有插銷機構(未示出)以免在使用裝置700時蓋體部分702b偶而開啟。一般來說，插銷機構會提供使蓋體部分702b與主體部分702c鎖定的接合。
在殼體702內裝有真空泵(未示出)、一般具有用以裝上柳葉刀716的模塑塑料件730的柳葉刀組件708、將柳葉刀組件708插在其中的刺破組件(未示出)、電池組(未示出)、用途如以后將論述的電子儀器(未示出)。設有用以啟動電子儀器的開關709，其形式可如圖3所示。真空泵通過抽氣管(未示出)與蓋體部分702b在其處于關閉狀態(tài)時所含容體連通。在真空泵和蓋體部分702b在其處于關閉狀態(tài)時所含容體之間的抽氣管內可任選地裝有止回閥(未示出)。
在采樣過程中，內蓋部分702a和蓋體部分702b與主體部分702C閉合起來而形成密封。密封應足夠嚴密而可在蓋體部分702b處于關閉狀態(tài)下通過從蓋體部分702b所含容體中的排氣取得足夠的真空。
在關閉內蓋702a時，使柳葉刀716完全封閉在內蓋部分702a內，因而防止人體由于偶然與柳葉刀716接觸而受到測試。內蓋部分702a具有開口713如圖43B所示，開口可使柳葉刀716從中穿過而與皮膚接觸如以下將論述。開口713可以是圓的、橢圓的、長方的或具有任何其他形狀。內蓋部分702a可以具有圍住整個或部分開口713的肩部(未示出)，肩部位于內蓋部分702a內部。最好設有肩部，這樣，肩部阻止柳葉刀組件708越過肩部并防止柳葉刀716過深地伸入皮膚。優(yōu)選的刺入皮膚深度一般約為0.5-3mm。
殼體702蓋體部分702b與皮膚接觸的部位設有密封件711如圖43C所述。密封件711在內蓋部分702a和蓋體部分702b處于關閉狀態(tài)時圍住與內蓋部分702a內開口713對準的蓋體部分702b內開口712。開口712可以是圓的、橢圓的、長方的或具有任何其他形狀。蓋體部分702b內開口712可在皮膚表面和與流體收集器鄰接的采血室之間形成連通，這里所示收集器可具有長條形血糖檢測器714的形式如圖43B所示。也可采用其他形式的流體收集器，熟悉本專業(yè)的人會看到，此實施例可予以改變而具有一個以上的流體收集器。在圖43A-43C所示實施例中所用血糖檢測器714最好大體上在血糖檢測器714的中央具有用以使柳葉刀716從中穿過的開口715。開口715最好與開口712、713和柳葉刀716對準。開口715可以覆有網體。
在使用中，裝置700的位置應使刺破組件位于所從采樣的皮膚表面部位的上方而使刺破組件大體上垂直于皮膚表面。為采集血樣，將殼體702蓋體部分702b貼放在皮膚上，從而使密封件711圍住開口712而可取得滿意的真空。一般推壓而啟動開關709，從而啟動電子儀器如圖3所示和如上所述，電子儀器開動真空泵。真空泵的動作在蓋體部分702b處于關閉狀態(tài)時將空氣從蓋體部分702b所含容體抽出而使密封件711圍住皮膚而將其向開口712抽吸。這就使皮膚充血。在伸展皮膚和使其向蓋體部分702b內開口712升起時就完成了皮膚的充血。
在一般由編程的電子儀器預置的合適時間段后觸發(fā)刺破組件而使柳葉刀716刺入被吸入蓋體部分702b開口712的皮膚。最好通過啟動電磁閥(未示出)自動觸發(fā)柳葉刀716，電磁閥使由真空致動的活塞(未示出)觸發(fā)柳葉刀716。過程中有關收集血樣的其余步驟大體上類似于在使用圖1-4所示實施例時所述步驟。
在圖43A-43C所示實施例中，血糖檢測器714插在殼體702一凸體703狹縫718內。血糖檢測器714在插入狹縫718的一端上具有一或幾個電氣觸頭(未示出)，使其與位于狹縫718內的一或幾個電氣觸頭接合。在圖43A-43C所示實施例中，狹縫718可在設計上使血糖檢測器714以一有利于在測試結束時較容易潔凈地取出血糖檢測器714的角度放入狹縫718。狹縫718也可在設計上使血糖檢測器714在內蓋部分702a處于關閉狀態(tài)時放在狹縫718內而大體上平行于內蓋部分702a。在內蓋部分702a外部兩側的定位槽719a、719b可用以使血糖檢測器714定位而使血糖檢測器714相對于柳葉刀716適當定位。在蓋體部分702b內部的定位特征部分(未示出)也可用以在關閉蓋體部分702b時協(xié)助血糖檢測器714在柳葉刀716上方的定位。在采集血樣過程中同時關閉內蓋部分702a和蓋體部分702b。
在柳葉刀716刺破皮膚并退回后在真空輔助下將血液向血糖檢測器714抽吸并留在其上。在收集了足夠量的血液時，血糖檢測器714發(fā)出信號使真空泵停機并舉例來說通過電子控制閥釋放真空。也可使真空泵在一預置時間段后停機。這時將采血裝置700從人體皮膚上取下。然后，血糖檢測器714發(fā)出指示血糖濃度的信號如上所述，此信號是通過電子線路傳輸?shù)窖b在采血裝置700殼體內的電子儀器。此電子儀器處理信號如上所述，從血糖檢測器714得出的結果在一般為普通液晶數(shù)字顯示器的顯示屏720上顯示。也可采用其他顯示方式。
在測量完成后，可開啟蓋體部分702b而更換血糖檢測器714。在須更換柳葉刀716時，同時開啟蓋體部分702b和內蓋部分702a如上所述。柳葉刀716和血糖檢測器714用后可立即予以更換或在任意其他時間予以更換。
圖44A、44B示出另一實施例，采血裝置800具有殼體802。殼體802具有蓋體部分802a(在圖44A中示出其開啟狀態(tài)，在圖44B中示出其關閉狀態(tài))，蓋體部分通過鉸鏈806的連接方式與殼體802主體部分802b連接。蓋體部分802a也可通過摩擦接合、蓋扣(未示出)或通過任一鉸鏈806、摩擦接合和蓋扣的組合與主體部分802b連接。在用鉸鏈806時，可將蓋體部分802a通過彈簧偏壓保持在開啟或關閉狀態(tài)?？蓪⑸w扣(未示出)裝在蓋體部分802a上以與主體802b上的凸部(未示出)接合或作反向安裝，以便必要時將蓋體部分802a保持在開啟或關閉狀態(tài)。盡管在圖44A、44B所示實施例中采用了鉸鏈806，任何其他可使蓋體部分802a與主體部分802b連接而在開啟和關閉狀態(tài)之間交替操作的連接或組合式連接都是可取的。鉸鏈806可位于主體部分802b上如圖44A、44B所示，也可位于主體部分802b的一側。設有密封墊或其他密封裝置807以便在關閉蓋體部分802a時使殼體802密封起來。此外，可裝入插銷機構以便在使用采血裝置800時防止蓋體部分802a的偶然開啟。一般來說，插銷機構會使蓋體部分802a與主體部分802b作鎖定接合。
在殼體802內裝有真空泵(未示出)；柳葉刀組件808，一般具有上面裝有柳葉刀816的模塑塑料件830；刺破組件(未示出)，柳葉刀組件808插在其中；電池組(未示出)；電子儀器(未示出)。如圖44B所示設有開關809，開關啟動電子儀器，電子儀器可具有如圖3所示形式。真空泵通過抽氣管(未示出)與蓋體部分802a在其處于關閉狀態(tài)下所含容體連通。止回閥(未示出)可任選地位于真空泵和蓋體部分802a在其處于關閉狀態(tài)時所具容體之間的抽氣管內。
在采集血樣過程中，關閉蓋體部分802a以形成密封。密封應具有足夠的嚴密性以便從蓋體部分802a在其處于關閉狀態(tài)時所具容體內排去空氣而可取得足夠的真空度。
殼體802蓋體部分802a與皮膚接觸的部位設有密封件(未示出)。密封件圍住蓋體部分802a內開口812(在圖44B內用虛線示出)。開口812可以是圓的、橢圓的、長方的或具有任何其他形狀。蓋體部分802a內開口812可在皮膚表面和與流體收集器鄰接的采血室之間形成連通，這里所示收集器可具有長條形血糖檢測器814的形式。也可采用其他形式的流體收集器，熟悉本專業(yè)的人會看到，此實施例可予以改變而具有一個以上的流體收集器。在圖44A、44B所示實施例中所用血糖檢測器814最好大體上在血糖檢測器814的中央具有用以使柳葉刀816從中穿過的開口815。開口815最好與開口812和柳葉刀816對準。開口815可以覆有網體。
在使用中，采血裝置800的位置應使刺破組件位于所從采樣的皮膚表面部位的上方而使刺破組件大體上垂直于皮膚表面。為采集血樣，將殼體802蓋體部分802a貼放在皮膚上，從而使密封件圍住開口812而可取得滿意的真空。一般推壓而啟動開關809，從而啟動電子儀器如圖3所示和如上所述，電子儀器開動真空泵。真空泵于是提供抽吸動作。真空泵的動作在蓋體部分802a處于關閉狀態(tài)時將空氣從蓋體部分802a所含容體抽出而將由密封件圍住的皮膚向開口812抽吸。這就使皮膚充血。在伸展皮膚和使其向蓋體部分802a內開口812升起時就完成了皮膚的充血。
在一般由編程的電子儀器預置的合適時間段后觸發(fā)刺破組件而使柳葉刀816刺入被吸入蓋體部分802a內開口812的皮膚。最好通過啟動電磁閥(未示出)自動觸發(fā)柳葉刀816，電磁閥使由真空致動的活塞(未示出)觸發(fā)柳葉刀816。過程中有關收集血樣的其余步驟大體上類似于在使用圖1-4所示實施例時所述步驟。
在圖44A、44B所示實施例中，血糖檢測器814插在殼體802蓋體部分802a的狹縫818內。定位槽819a、819b最好呈C形，沿狹縫818的兩側可用以使血糖檢測器814定位而使血糖檢測器814與柳葉刀816很好地對準。定位槽819a、819b最好僅覆蓋血糖檢測器814每側的一小部分以便在卸去血糖檢測器814時盡量減小血液留在狹縫818和定位槽819a、819b內。在優(yōu)選實施例中，血糖檢測器814的某些部分應伸出蓋體部分802a的頂端以便卸下血糖檢測器814。在圖44A、44B所示實施例中，血糖檢測器814具有一或幾個電氣觸頭(未示出)，此觸頭位于與插在狹縫818內一端相背的一端上，與位于主體部分802b的狹縫821內一或幾個電氣觸頭(未示出)接觸。使血糖檢測器814帶電氣觸頭的端部在關閉蓋體部分802a時通過蓋體部分802a的移動插入主體部分802b上的狹縫821內。采血裝置800也可在設計上使血糖檢測器814上具有一或幾個電氣觸頭的一端插入狹縫818以便與位于狹縫818內的一或幾個電氣觸頭接觸，而使血糖檢測器814上與具有電氣觸頭一端相背的一端在關閉蓋體部分802a時通過蓋體部分802a的移動插入狹縫821。定位槽819a、819b最好還可阻止柳葉刀組件808伸出定位槽819a、819b而防止柳葉刀816過深地伸入皮膚。優(yōu)選的刺入皮膚深度一般為0.5-3mm。在采集血樣過程中蓋體部分802a是關閉的。
在柳葉刀816刺破皮膚并退回后在真空輔助下將血液向血糖檢測器814抽吸并留在其上。在收集了足夠量的血液時，血糖檢測器814發(fā)出信號使真空泵停機而舉例來說通過電子控制閥釋放真空。也可使真空泵在一預置時間段后停機。這時將采血裝置800從人體皮膚上取下。然后，血糖檢測器814發(fā)出指示血糖濃度的信號如上所述，此信號是通過電子線路傳輸?shù)窖b在采血裝置800殼體內的電子儀器的。此電子儀器處理信號如上所述，從血糖檢測器814得出的結果在一般為普通液晶數(shù)字顯示器的顯示屏820上顯示。也可采用其他顯示方式。
在測量完成后，可開啟蓋體部分802a而更換血糖檢測器814和柳葉刀816。柳葉刀816和血糖檢測器814用后可立即予以更換或在任意其他時間予以更換。
圖45A-45E示出本發(fā)明另一實施例，采血裝置900具有帶蓋體部分902a(在圖45A中示出其開啟狀態(tài)，在圖45B中示出其部分開啟狀態(tài)，在圖45C-45E中示出其關閉狀態(tài))的殼體902，蓋體部分通過鉸鏈906式連接與殼體902主體部分902b連接。蓋體部分902a也可通過摩擦接合、蓋扣(未示出)或通過任一鉸鏈906、摩擦接合和蓋扣的組合與主體部分902b連接。在用鉸鏈906時，可將蓋體部分902a通過彈簧偏壓保持在開啟或關閉狀態(tài)?？蓪⑸w扣(未示出)裝在蓋體部分902a上以與主體部分902b上的凸體(未示出)接合，或作反向安裝以便必要時將蓋體部分902a保持在開啟或關閉狀態(tài)。盡管在圖45A-45E所述實施例中采用了鉸鏈906，任何其他可使蓋體部分902a與主體部分902b連接而在開啟和關閉狀態(tài)之間交替操作的連接或組合式連接都是可取的。設有密封墊或其他密封裝置(未示出)以便在關閉蓋體部分902a時使殼體902密封起來。此外，可裝入插銷機構以便在使用采血裝置900時防止蓋體部分902a的偶然開啟。一般來說，插銷機機會使蓋體部分902a與主體部分902b作鎖定接合。
在殼體902內裝有真空泵(未示出)；柳葉刀組件908，一般具有上面裝有柳葉刀916的模塑塑料件930；刺破組件(未示出)，柳葉刀組件908插在其中；電池組(未示出)；電子儀器(未示出)，其用途如上所述。開關909用以啟動電子儀器，電子儀器可具有如圖3所示形式。真空泵通過抽氣管(未示出)與蓋體部分902a在蓋體部分902a處于關閉狀態(tài)下所具容體連通。止回閥(未示出)可任選地位于真空泵和蓋體部分902a在其處于關閉狀態(tài)時所具容體之間的抽氣管內。
在采集血樣過程中，關閉蓋體部分902a以形成密封。密封應具有足夠的嚴密性以便從蓋體部分902a在蓋體部分902a處于關閉狀態(tài)時所具容體內排去空氣而可取得足夠的真空度。
在殼體902蓋體部分902a上與皮膚接觸的部位設有密封件910如圖45B所述。密封件910圍住蓋體部分902a內開口912。開口912可以是圓的、橢圓的、長方的或具有任何其他形狀。蓋體部分902a內開口912可在皮膚表面和與流體收集器914鄰接的采血室之間形成連通，這里所示收集器可具有長條形血糖檢測器的形式。也可采用其他形式的流體收集器，熟悉本專業(yè)的人會看到，此實施例可予改變而具有一個以上的流體收集器。在圖45A-45E所示實施例中所用血糖檢測器914在血糖檢測器914與血液接觸的部位具有半圓形切口(未示出)。半圓形切口可以覆以網體。
在使用中，血液收集裝置900的位置應使刺破組件位于所從采樣的皮膚924(圖45C)表面部位的上方而使刺破組件大體上垂直于皮膚924表面。為采集血樣，將殼體902蓋體部分902a貼放在皮膚924上，從而使密封件910圍住開口912而可取得滿意的真空。一般推壓而啟動開關909，從而啟動電子儀器如圖3所示和如上所述，電子儀器開動真空泵。真空泵的動作在蓋體部分902a處于關閉狀態(tài)時將空氣從蓋體部分902a所含容體抽出而使密封件910圍住皮膚，將其向開口912抽吸。這就使皮膚充血。在伸展皮膚和使其向蓋體部分902a內開口912升起時就完成了皮膚的充血如圖45C-45E所示。
在一般由編程的電子儀器預置的合適時間段后觸發(fā)刺破組件而使柳葉刀916刺入被吸入蓋體部分902a開口912的皮膚。最好通過啟動電磁閥(未示出)自動觸發(fā)柳葉刀916，電磁閥使由真空致動的活塞(未示出)觸發(fā)柳葉刀916。
在圖45A-45E的實施例中，血糖檢測器914插在殼體902主體部分902b可動凸體903的狹縫(未示出)內。血糖檢測器914在插入狹縫內的一端上具有一或幾個電氣觸頭(未示出)以與位于狹縫內的一或幾個電氣觸頭(未示出)接觸。在將血糖檢測器914放入可動凸體903的狹縫內后，可動凸體903即被推向內去。插銷或其他機構將可動凸體903夾持在內部位置上直至受到起動如以下將予論述。
如圖45B、45C所示，在關閉蓋體部分902a時，蓋體部分902a內部凸輪表面926使可動凸體903和血糖檢測器914向刺破組件和柳葉刀組件908移動。盡管在圖45A中示出了凸輪表面926，但也可采用其他對準的方法。這時觸發(fā)柳葉刀916，使其刺入皮膚924如圖45D所示，并使其迅速退回。在如上所述觸發(fā)柳葉刀916后，很快就起動可動凸體903，最好采用電子儀器起動如通過松開插銷或其他機構起動而使可動凸體903的體內部分903a向外移動、如通過滑動機構使其向外移動，從而使血糖檢測器914移到靠近柳葉刀接觸過的皮膚924部位的位置上如圖45E所示，使血糖檢測器914接觸血液。蓋體部分902a內部直接與開口912鄰接的部位最好還可阻止柳葉刀組件908越過蓋體部分902a而防止柳葉刀916過度伸入皮膚。優(yōu)選的刺入皮膚深度一般約為0.5-3mm。在采集血樣過程中關閉蓋體部分902a。
在柳葉刀916刺入皮膚924并退回后，在真空輔助下將血液抽向血糖檢測器914并留在其上。在收集了足夠量的血液后，血糖檢測器914發(fā)出信號使真空泵停機而舉例來說通過電子控制閥釋放真空。也可使真空泵在一預置時間段后停機。這時將采血裝置900從人體皮膚上取下。然后，血糖檢測器914發(fā)出指示血糖濃度的信號如上所述，此信號是通過電子線路傳輸?shù)窖b在采血裝置900殼體內的電子儀器的。此電子儀器處理信號如上所述，從血糖檢測器914得出的結果在一般為普通液晶數(shù)字顯示器的顯示屏920上顯示。也可采用其他顯示方式。
在測量完成后，可開啟蓋體部分902a而更換血糖檢測器914和柳葉刀916。柳葉刀916和血糖檢測器914用后可立即予以更換或在任意其他時間予以更換。
圖46A-46C示出本發(fā)明另一實施例，采血裝置1000具有殼體1002，殼體具有蓋體部分1002a(在圖46A-46C示出其關閉狀態(tài))，蓋體部分通過鉸鏈(未示出)的連接方式與殼體1002主體部分1002b連接。蓋體部分1002a也可通過摩擦接合、蓋扣(未示出)或通過任一鉸鏈、摩擦接合和蓋扣的組合式接合與主體部分1002b連接。在用鉸鏈時，可將蓋體部分1002a通過彈簧偏壓保持在開啟或關閉狀態(tài)?？蓪⑸w扣(未示出)裝在蓋體部分1002a上以與主體部分1002b上的凸體(未示出)接合，或作反向安裝以便必要時將蓋體部分1002a保持在開啟或關閉狀態(tài)。盡管在圖46A-46C所示實施例中采用了鉸鏈，任何其他可使蓋體部分1002a與主體部分1002b連接而在開啟和關閉狀態(tài)之間交替操作的連接或組合式連接都是可取的。設有密封墊或其他密封裝置1007以便在關閉蓋體部分1002a時使殼體1002密封起來。此外，殼體1002也可具有可動內蓋部分(未示出)，內蓋部分類似于圖43A-43C所示實施例所述，這可有利地裝在刺破組件(未示出)周圍而可使可動內蓋部分開啟和關閉。任何可使可動內蓋部分與主體部分1002b連接而在開啟和關閉狀態(tài)下交替操作的連接都是可取的。此外，可裝入插銷機構以便在使用采血裝置1000時防止蓋體部分1002a的偶然開啟。一般來說，插銷機構會使蓋體部分1002a與主體部分1002b作鎖定接合。
在殼體1002內裝有真空泵(未示出)；柳葉刀組件1008，一般具有上面裝有柳葉刀1016的模塑塑料件1030；刺破組件(未示出)，柳葉刀組件1008插在其中；電池組(未示出)；電子儀器(未示出)，其用途如下將予論述。開關1009用以啟動電子儀器，電子儀器可具有如圖3所示形式。真空泵通過抽氣管(未示出)與蓋體部分1002a在蓋體部分1002a處于關閉狀態(tài)下所含容體連通。止回閥(未示出)可任選地位于真空泵和蓋體部分1002a在蓋體部分1002a處于關閉狀態(tài)時所具容體之間的抽氣管內。
在采集血樣過程中，關閉蓋體部分1002a以形成密封。密封應具有足夠的嚴密性以便從蓋體部分1002a在蓋體部分1002a處于關閉狀態(tài)時所具容體內排去空氣而可取得足夠的真空度。
殼體1002蓋體部分1002a與皮膚接觸的部位設有密封件1010。密封件1010圍住蓋體部分1002a內開口1012。開口1012可以是圓的、橢圓的、長方的或具有任何其他形狀。蓋體部分1002a內開口1012可在皮膚表面和與流體收集器鄰接的采血室之間形成連通，這里所示收集器可具有長條形血糖檢測器1014的形式。也可采用其他形式的流體收集器，熟悉本專業(yè)的人會看到，此實施例可予以改變而具有一個以上的流體收集器。最好大體上在血糖檢測器1014的中央至少具有一個用以使柳葉刀1016從中穿過的開口(未示出)。在此實施例中，大體上在血糖檢測器1014的中央至少一個開口與開口1012和柳葉刀1016對準而可用網體覆蓋開口。在圖46A-46C所示實施例中所用血糖檢測器1014也可在血糖檢測器1014上與皮膚接觸的部位設置半圓形切口(未示出)。半圓形切口也可覆以網體。
在使用中，血液收集裝置1000的位置應使刺破組件位于所從采樣的皮膚表面部位的上方而使刺破組件大體上垂直于皮膚表面。為采集血樣，將殼體1002蓋體部分1002a貼放在皮膚上，從而使密封件1010圍住開口1012而可取得滿意的真空。一般推壓而啟動開關1009，從而啟動電子儀器如圖3所示和如上所述，電子儀器開動真空泵。真空泵的動作在蓋體部分1002a處于關閉狀態(tài)時將空氣從蓋體部分1002a所含容體抽出而使密封件1010圍住皮膚，將其向開口1012抽吸。這就使皮膚充血。在伸展皮膚和使其向蓋體部分1002a內開口1012升起時就完成了皮膚的充血。
在一般由編程的電子儀器預置的合適時間段后觸發(fā)刺破組件而使柳葉刀1016刺入被吸入蓋體蓋分1002a開口1012的皮膚。最好通過啟動電磁閥(未示出)自動觸發(fā)柳葉刀1016，電磁閥使由真空致動的活塞(未示出)觸發(fā)柳葉刀1016。
在圖46A-46C所述實施例中，將血糖檢測器1014插入殼體1002主體部分1002b可動凸體1003的狹縫1018內。血糖檢測器1014在插入狹縫1018的一端上具有一或幾個電氣觸頭(未示出)以與位于狹縫1018內的一或幾個電氣觸頭(未示出)接合。最好在將血糖檢測器1014放入可動凸體1003的狹縫1018后，可動凸體1003即被推入退后狀態(tài)。插銷或其他機構將凸體夾持在退后的狀態(tài)直至受到起動如以下將予論述。
為采集血樣，關閉蓋體部分1002a。如上所述，建立真空，使皮膚充血。在適當?shù)臅r間段后就觸發(fā)柳葉刀1016，根據(jù)所使用血糖檢測器1014的類型，使柳葉刀1016穿過大體上在血糖檢測器1014中央的開口或越過具有半圓切口的血糖檢測器1014端部而接觸皮膚。柳葉刀1016于是刺入皮膚并迅速退回。在如上所述觸發(fā)柳葉刀1016并退回很短時間后就起動凸體1003而使血糖檢測器1014側向跨行采血裝置1000的寬度如圖46A箭頭所示以便接觸血液?？赏ㄟ^松開插銷產生這一動作。也可使血糖檢測器1014通過電磁線圈或其他機電裝置作速度遞增的移動。在一個實施例中，可通過繞軸轉動如圖46B所示凸體1003a移動血糖檢測器1014。在另一實施例中，可通過圖46C所示器連桿機構1004移動血糖檢測器1014。
可動凸體1003也可具有橫向跨行采血裝置1000寬度的延伸體1025。在采用延伸體1025時延伸體阻止柳葉刀組件1008越過延伸體1025而防止柳葉刀1016過度伸入皮膚。優(yōu)選的刺入皮膚深度一般約為0.5-3mm。
在柳葉刀1016刺破皮膚并退回后起動可動凸體1003并移動血糖檢測器1014如上所述，使血糖檢測器1014的吸收部分(未示出)處于皮膚內所形成開口上面。于是在真空輔助下將血液抽向檢測器1014并留在其上。在收集了足夠量的血液時，血糖檢測器1014發(fā)出信號使真空泵停機而舉例來說通過電子控制閥釋放真空。也可使真空泵在一預置時間段后停機。這時將采血裝置1000從人體皮膚上取下。然后，血糖檢測器1014發(fā)出指示血糖濃度的信號如上所述，此信號是通過電子線路傳輸?shù)窖b在采血裝置1000殼體內的電子儀器的。此電子儀器處理信號如上所述，從血糖檢測器1014得出的結果在一般為普通液晶數(shù)字顯示器的顯示屏1020上顯示。其他顯示方式也可采用。
在測量完成后，可開啟蓋體部分1002a而更換血糖檢測器1014和柳葉刀1016。柳葉刀1016和血糖檢測器1014用后可立即予以更換或在任意其他時間予以更換。
在圖5-10和43-46所示各實施例中，殼體、真空泵、刺破組件、柳葉刀組件、電池組、電子儀器、抽氣管、止回閥、頂端組件、采血室、柳葉刀、電磁閥可用與圖1、2、3所示設備相應組成部分相同的材料制作。密封件104、207、307、407、507、607、707、807、907、1007可用與頂端組件密封件相同材料制作。以上圖5-10和43-46所示組成部分起有與圖1、2、3所示設備相應組成部分相同的作用。
圖20示出圖11、12所示刺破組件在本發(fā)明采血設備實施范例內的優(yōu)選安裝。所示處于推進前退回狀態(tài)下的刺破組件1200裝有標準柳葉刀組件1202和三通電磁閥1204。刺破組件1200的罩1206裝在設備1000隔壁1207內，因而形成對隔壁1207的有效密封。設備1000具有殼體1002，殼體具有蓋體部分1002a和主體部分1002b。刺破組件1200出口1208通過通路1212、如舉例來說連接管、與真空泵1210連接。通路1212還與設備1000蓋體部分1002a內腔1213連接。這樣，真空泵1210可將相同程度的真空壓力傳遞給腔1213和出口1208。腔1213內的真空壓力可保持在設備1000操作所處程度上，因為真空泵1210從腔1213中以快于外界空氣通過蓋體部分密封件1007、靠放在病人皮膚上的密封件1010、在罩1206和隔壁1207(未示出)之間形成的密封件漏進腔1213的速度排出空氣。設備1000殼體1002主體部分1002b內的空氣壓力程度等同于設備周圍的外界壓力。殼體1002主體部分1002b內壓力程度在設備操作時并不變化，因為殼體1002主體部分1002b具有與周圍外界空氣連通的足夠數(shù)量的開口(未示出)。殼體1002主體部分1002b內的空氣可在啟動電磁閥1204、開始刺破步驟時通過入口1214進入刺破組件1200。在殼體1002主體部分1002b內外界空氣和殼體1002蓋體部分1002a內腔1213內受抽吸空氣之間的空氣差壓提供操作刺破組件所需氣體差壓。在刺破步驟中，柳葉刀組件1202的推進動作受柳葉刀止動器1216的阻擋。柳葉刀止動器1216具有開口(未示出)，可使柳葉刀1218從中穿過而刺入貼放在密封件1010上的皮膚。圖20中的刺破組件這就可以大體上相同于圖15A、15B、15C所示方式予以使用。
應該指出，圖5-14所示各種殼體的設計可予以改變而大體上不會影響裝在殼體內或殼體表面上各組成部分的功用。例如，殼體的形狀、殼體蓋體部分的形狀、殼體覆蓋部分的形狀、殼體其他部分的形狀可予以改變而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。
本發(fā)明具有與現(xiàn)有采血裝置相比很多優(yōu)點。以下各點屬于這些優(yōu)點1.可將手指以外的人體部分用作采血部位；2.由于不必刺破手指減少了疼痛；3.通過結合加熱或抽空或加熱和抽空進行伸展皮膚這種組合處理提高了采集血樣的速度；4.在設計中裝入用以采集血樣的血糖檢測器。
以下例子示出本發(fā)明各種特點、但不想用以限制本發(fā)明在權利要求書中所提出的范圍。在以下示例中，“刺入”一詞及其形式和“刺破”一詞及其形式可互換使用。盡管這里采用“血糖檢測器”一詞，一般熟悉本專業(yè)的人會理解，本發(fā)明設備和方法也可用以完成其他的診斷測試。
示例1本示例示出，通過加上脈動的或持續(xù)的真空，在刺破后可采集的血容量大于不加真空時可采集的量。以往在刺破前是不加真空的。
四個人中每人都用裝在“MEDISENSE”柳葉刀組件(型號為97101)內的“BD ULTRA-FINE”柳葉刀在兩種不同真空度下(-2.5psig和-5.0psig)、以各種不同真空脈沖頻率(0.，0.2，0.8，3.2，12.8，25，100Hz)、在其前臂(前臂背部)刺破了四次(在前臂上四個不同部位)。采用了直徑為8mm的吸管端頭(“RAININRT-200”)。還在不加真空下進行了四次檢測(每人刺破一次)。對每人共進行了60次刺破。因此，可以看出，總共進行了240次測試。
刺破后所加真空持續(xù)了30秒鐘。將血液收集在毛細管內。在檢測中血樣是在刺破后30秒鐘采集的。收集的血量是通過測量管內血液長度確定的。對收集血容量超過1.0μL的收集次數(shù)百分比作了計算。對痛感也作了記錄。采用了以下痛感記分痛感記分1受采樣人并不感覺或并不肯定有何感覺痛感記分2受采樣人感到一定刺痛，程度不如用標準手指柳葉刀對手指的刺痛痛感記分3受采樣人感到一定刺痛，程度大體上與標準手指柳葉刀對手指的刺痛相同采血結果列于表I。
表I
不用真空時，收集血液平均容量為0.8μL，31％的收集血容量＞1μL。痛感結果如下痛感記分181％痛感記分217％痛感記分32％測試(不用真空)提供遠低于采用真空下的收集血液容量。提高真空度導致較高采血容量。痛感極小，僅2％的刺破數(shù)導致類似于刺破手指的痛感。
示例2此示例示出在刺破前和后都使用真空導致與僅在刺破后使用真空相比較大的收集血液容量。
四個人中每人在其前臂(前臂背面中部)用裝在改型“MEDISENSE”柳葉刀組件中的“BD ULTRA-FINE”柳葉刀在四個不同真空度下刺破16次(在前臂16個不同位置上)。所用四個真空度為-2.5，-5.0，-7.5，-10.0psig。“MEDISENSE”柳葉刀組件是改型的，可使真空經由柳葉刀組件抽成。每人四次刺破是各在四個持續(xù)的真空度下進行的。因此，可以看出，總共進行了64次測試。
在刺破前，加上真空，持續(xù)30秒鐘。刺破后加上真空持續(xù)30秒鐘。在觸發(fā)柳葉刀時皮膚處于真空下。在觸發(fā)柳葉刀后退去柳葉刀組件，并使用真空以施加與刺破前相同的真空度。在刺破前和刺破后都用直徑為8mm的吸管端頭(“RAININ RT-200”)施加真空。真空裝置吸管端頭保持在皮膚平面高度上。然后將血液收集在毛細管內。采血量用測量管內血液長度確定。對血液收集容量超過1.0μL的收集次數(shù)百分比進行了計算。還對痛感進行了記錄。血液收集結果列于表II。
表II
痛感結果如下痛感記分158％痛感記分231％痛感記分311％在真空度和收集血液容量之間據(jù)觀察近似于直線關系。在刺破前和后都施加真空時所收集血液的平均容量大體上兩倍于僅在刺破前而不在刺破后施加真空時收集的容量。見示例I的結果以便進行比較(7.8μL對3.1μL)收集血液容量除-2.5psig外對所有真空度來說始終在1μL以上。
示例3本示例示出對須刺破部位局部加熱，再在刺破后施加真空導致所采血液容量大于僅在刺破后施加真空時的采血量。
四人中每人在其前臂上(前臂背面中部)用裝在“MEDISENSE”柳葉刀組件內的“BD ULTRA-FINE”柳葉刀在刺破前作兩種不同時間段即15秒鐘和60秒鐘的加熱(45℃)下刺破8次(在前臂上的8個不同位置上)?？偣策M行了32次測試，16次預熱持續(xù)15秒鐘，16次預熱熱持續(xù)60秒鐘。
用加熱塊進行加熱，鋁質加熱塊具有覆以“KAPTON”薄膜加熱器元件的方形平面，加熱元件由采用T型熱電偶的“OMEGA”DP 41溫度控制器控制。在每刺破后施壓-5.0psig的真空30秒鐘。將血液收集在毛細管內。通過測量管內血液長度確定收集血液容量。對收集血液容量超過1.0μL的收集次數(shù)百分比進行了計算。對痛感進行了記錄。收集血液的結果列于表III。
表III
痛感結果如下痛感記分191％痛感記分29％痛感記分30％在預熱持續(xù)15秒鐘下收集血液平均容量超過不預熱而在刺破后施加-5.0psig真空度下收集血液平均容量的兩倍。見示例I的結果以作比較(6.91μL對3.1μL)在預熱持續(xù)60秒鐘下收集血液平均容量約為不預熱而在刺破后施加-5.0psig真空度下收集血液平均容量的四倍。見示例I的結果以作比較(11.6μL對3.1μL)。
示例4本示例示出用真空向上伸展皮膚對采血的效果。
四人中每人在其前臂(前臂背面中部)用裝在“MEDISENSE”柳葉刀組件內的“BD ULTRA-FINE”柳葉刀刺破8次(在前臂上8個不同位置上)。用兩種不同真空吸具在刺破前施加-5.0psig的真空而持續(xù)30秒鐘。第一次吸具為直徑15mm的真空吸具(即空心圓管)，管子開口不跨裝網體。第二次吸具為直徑15mm的真空吸具(即空心圓管)，管子開口跨裝有網體。網體防止皮膚伸起而進入真空吸具。在刺破前所用真空吸具還在刺破后使用30秒鐘。將吸具保持在皮膚平面高度上。對每人在每種情況下(不帶網體，帶網體)進行四次刺破。因此，可以看出，總共進行了32次測試。將血液收集在毛細管內。通過測量管內血液長度確定收集血液量。對收集血液容量超過1.0μL的收集次數(shù)百分比進行了計算。對痛感作了記錄。收集血液的結果列于表IV。
表IV
痛感結果如下痛感記分194％痛感記分26％痛感記分30％在結合真空伸展皮膚的情況下和不結合真空伸展皮膚的情況下之間的收集血液容量差值和成功率(即收集血液＞1μL的試樣百分比)是意想不到的。痛感記分低。此示例表明伸展皮膚和施加真空的組合明顯地增加了收集血液容量。
示例5此示例示出采血部位面積對收集血液容量的影響。
四人中每人對其前臂(前臂背面中部)用裝在改型“MEDISENSE”柳葉刀組件內的“BD ULTRA-FINE”柳葉刀在前臂32個不同位置上進行刺破。對“MEDISENSE”柳葉刀組件通過加強彈簧和增加一通氣口進行了改型。
在刺破前施加真空少于5秒鐘。在-5.0psig或-7.5psig真空下刺破前臂。在刺破后施加的真空保持了30秒鐘。改變用以在刺破后施加真空的吸管端頭直徑，采用的直徑為4，6，8，10mm。對每人在每種條件下(直徑，真空度)進行了四次刺破。因此，可以看出，總共進行了128次測試。將血液收集在毛細管內。通過測量管內血液長度確定收集血液量。計算了收集血液容量超過1.0μL的收集次數(shù)百分比。也對痛感作了記錄。收集血液結果列于表VA、VB。
表VA真空度＝-5.0psig
表VB真空度＝-7.5psig
痛感結果如下痛感記分189％痛感記分210％痛感記分31％收集血液容量和成功率(即收集血液＞1μL的試樣百分比)經發(fā)現(xiàn)直接隨用真空使皮膚升起而進入裝置的面積變化。使皮膚升起而進入直徑較大的吸管端頭所得容量遠大于進入直徑較小吸管端頭的容量。
示例6此示例示出塑料多刀尖柳葉刀可與加熱和真空同時使用而收集有效量的血液。
四人中每人在前臂(前臂背面中部)用經改型以裝入“MEDISENSE”柳葉刀組件的過敏試驗所用“Greer Derma PIKSystem”裝置(“Leneir，North Carolina 28645”地區(qū)的“Greer Laboratories，lnc.”公司產品)刺破16次(在前臂16個不同位置上)。在刺破前在約40°～45℃下預熱15和60秒鐘。在每一條件下(溫度，時間)對每人進行4次刺破。因此可見，共進行了64次測試。
用鋁加熱塊加熱，其一面覆有“KAPTON”薄膜加熱器元件，通過用T型熱電偶的“OMEGA”DP 41溫度控制器對其進行控制，其另一面與銅質截錐體較大底面接觸。截錐體較大底面直徑為0.50in。截錐體高度為0.50in。截錐體較小底面直徑為0.35in。較小底面具有直徑為0.125in的筒形開口。筒形開口與截錐體共軸線。筒形開口減小銅質截錐體的加熱表面。在刺破后施加真空(-5.0psig)30秒鐘。與皮膚接觸的真空是用直徑為8mm的吸管端頭形成的。吸管端頭保持在皮膚平面的高度上。將血液收集在毛細管內。通過測量管內血液長度確定收集的血液量。計算了收集血液容量超過1.0μL的收集次數(shù)百分比。對痛感也作了記錄。收集血液的結果列于表VI。
表VI
痛感結果如下痛感記分1100％痛感記分20％痛感記分3 0％此示例表明采用多刀尖塑料柳葉刀、刺破前加熱、伸展皮膚、刺破后加真空的采血過程可用至少50％的時間采集至少1μL的血液。
示例7對本發(fā)明刺破組件范例用商標為“BD ULTRA-FINA”的柳葉刀和由“Lee Co”公司提供、型號為LHDAD511111H的電磁閥進行體外運動學性能試驗。范例的設計參數(shù)列在下面。這些參數(shù)的定義已提出如前。
A＝30.7mm2(直徑＝6.25mm)M＝1.2gS＝10mm
Xp＝未利用Ks＝19.5N/mXs＝8.7mmCy＝0.015Dtv＝0.7msecVc＝0.01ccVv＝5ccPa＝14.7psia(＝0psig)Pv＝6.7psia(＝-8.0psig)Ta＝25℃Ff＝0.13N-0.18N這一構形在人體上試驗時導致很好的刺破效果。在沖程終端所測柳葉刀速度為2.7m/sec。
示例8對從上到下具有以下各層的多層元件作了準備(1)可接觸計量器層(2)檢測層(3)敷層(4)傳送血液層(5)覆蓋層圖21A和21B簡略示出各層的布置。但，敷層大體上與傳送血液層共一平面如圖28所示?？山佑|計量器層1114寬約5.5mm、長約40mm?？山佑|計量器層是用聚氯乙烯制成的。在可接觸計量器層內沖出直徑為1.5mm的開口。檢測層1110是在可接觸計量器層上用網版印刷的。在可接觸計量器層內開口上跨放一層用作傳送血液層1108的網體。網體為以上所標明的NY151HC網。檢測層1110為美國專利No.5,682,884所述類型的檢測層。敷層1123是繞網體層周邊用網版印刷的。覆蓋層1102寬約5.5mm而稍短于可接觸計量器層以便露出檢測層1110的電氣觸點1110a。覆蓋層是用聚酯制成的。在覆蓋層內在組裝多層元件前開有2.5×3.7mm的橢圓開口。
將多層元件放在圖29A、29B、29C、29D所示設備內。加上-7.5psig的真空。將設備貼放在糖尿病志愿者的前臂上。見圖29A。前臂皮膚伸展并升起而進入頂端以靠近或接觸多層元件的覆蓋層1102。見圖29B。在加上真空5秒鐘后用彈簧致動的柳葉刀組件觸發(fā)柳葉刀而使其刺入皮膚。柳葉刀穿過可接觸計量器層1114內開口1116和覆蓋1102內開口1104。見圖29C。退回柳葉刀，血液開始從糖尿病志愿者的前臂中冒出。進行真空輔助采血直至血液到達網體層1108。見圖29D。于是將血液沿網體傳送直至其到達多層元件的檢測層1110。在血液到達多層元件的檢測層時發(fā)生電流。用此電流確定釋放真空的時間。電流還指示志愿者血液中血糖的濃度。
對7名糖尿病志愿者進行了如上段所述測試。將刺破操作后充滿多層元件所需時間記錄下來。在發(fā)生1.5μA的電流時認為已充滿多層元件。于是釋放真空，對電流進行20秒鐘的記錄。在20秒鐘測量時間段最后5秒鐘過程中對電流進行積分。將積分的電流(即電荷)記錄下來。對每人的刺破過程和數(shù)據(jù)收集重復四次。所有28次刺破過程在少于40秒鐘內使血液充滿了多層元件。充滿多層元件所需平均時間為7秒鐘。圖30示出作為每志愿者血液內血糖濃度函數(shù)的四次測試平均電荷。血糖濃度是通過從手指上抽血、在YSI 2300血糖分析器上測定血糖濃度確定的。電荷隨志愿者血液內血糖濃度成直線地增加。要求了志愿者評定對用柳葉刀刺破前臂的痛感。經發(fā)現(xiàn)用柳葉刀刺破前臂的痛感小于用柳葉刀刺破手指的痛感如圖31所示。
示例9對從上到下具有以下各層的多層元件作了準備(1)可接觸計量器層(2)檢測層(3)敷層(4)傳送血液層(5)覆蓋層在圖21A、21B中簡略示出各層的布置。但，敷層大體上與傳送血液層共一平面如圖28所示?？山佑|計量器層1114寬約5.5mm、長約40mm?？山佑|計量器層是用聚酯制成的。在可接觸計量器層內沖出直徑為2.0mm的開口。檢測層1110是在可接觸計量器層上網版印刷的。在可接觸計量器層內開口上跨放一層用作傳送血液層1108的網體。網體為以上標明為NY 151 HC的網體。將一部分網體(直徑為1.5mm)用沖孔器沖去。見圖25。檢測層1110為美國專利No.5,682,884所述類型的檢測層。敷層1123是圍著網體周邊網版印刷的。覆蓋層1102寬約5.5mm而稍短于可接觸計量器層以便露出檢測層1110的電氣觸點1110a。覆蓋層是用聚酯制成的。覆蓋層內2.5×3.7mm的橢圓形開口是在組合多層元件前沖出的。
多層元件在設備內的布置見圖29A、29B、29C、29D。加上-7.5psig的真空。將設備貼放在志愿者的前臂上。見圖29A。伸展前臂皮膚，使其升起并進入頂端而靠近或接觸多層元件覆蓋層1102。見圖29B。在施加真空5秒鐘后用圖11、12、13、14所示類型氣動刺破組件觸發(fā)柳葉刀而使其刺入皮膚。柳葉刀穿過可接觸計量器層1114內開口1116和覆蓋層1102內開口1104。見圖29C。退回柳葉刀，血液開始冒出志愿者前臂。進行真空輔助采血直至血液到達網體1108。見圖29D。于是沿網體傳送血液直至其到達多層元件檢測層1110。在血液到達多層元件檢測層時即產生電流。此電流用以確定釋放真空的時間。
8名志愿者受到了如上段所述測試。將在刺破操作后充滿多層元件所需時間記錄下來。在發(fā)生1.5μA的電流時認為已充滿多層元件。于是釋放真空而記錄積分的電流。對每志愿者重復四次刺破過程和數(shù)據(jù)收集。對97％的測試來說不到40秒鐘血液就充滿了多層元件。充滿多層元件所需平均時間為15.9秒鐘。
示例10對從上到下具有以下各層的多層元件作了準備(1)可接觸計量器層(2)檢測層(3)敷層(4)傳送血液層(5)覆蓋層在圖21A、21B內簡略示出了各層的布置。但，敷層大體上與傳送血液層共一平面如圖28所示。可接觸計量器層1114寬約5.5mm、長約40mm?？山佑|計量器層是用聚酯制成的。對兩種可接觸計量器層作了準備。在第一種內，在可接觸計量器層內沖出一開口。此開口的直徑為2.0mm。無網體跨放在開口上。見圖26B。在第二種內，在可接觸計量器層內沖出兩個開口。一個開口直徑為2.0mm。另一開口直徑為1.5mm。第二開口位于離第一開口2mm處。見圖26A。檢測層1110是網版印刷在可接觸計量器層上的。橫跨可接觸計量器層1.5mm開口裝有用作傳送血液層1108的網體層。網體為以前被標明為NY 151 HC的網體。檢測層1110為美國專利No.5,682,884所述檢測層。敷層1123是圍繞網體層周邊網版印刷的。覆蓋層1102寬約5.5mm而稍短于可接觸計量器層以便露出檢測層1110電氣觸點1110a。覆蓋層是用聚酯制成的。覆蓋層內2.5mm×3.7mm的橢圓形開口是在組合多層元件之前沖出的。
多層元件在設備內的位置見圖29A、29B、29C、29D。加上-7.5psig的真空。設備貼放在志愿者前臂上。見圖29A。伸展前臂皮膚，使其升起并進入頂端而靠近或接觸多層元件覆蓋層1102。見圖29B。在施加真空5秒鐘后用氣動柳葉刀組件觸發(fā)柳葉刀而使其刺入皮膚。氣動柳葉刀組件為圖16、17所示柳葉刀組件。
柳葉刀穿過可接觸計量器層1114內2.0mm開口1116和覆蓋層1102內開口1104。見圖29C。使柳葉刀退回，血液開始冒出志愿者前臂。見圖29D。盡快使多層元件滑離電氣觸頭約2mm處。這種動作在論述圖46A-46C中作了更充分的說明。多層元件的這一動作使皮膚內的開口部位與多層元件網體1108垂直對準。在可接觸計量器層具有兩個開口的情況下，這是直徑為1.5mm的開口1122部位。進行真空輔助采血直至血液到達網體1108。于是將血液沿網體傳送直至其到達多層元件檢測層1110。在血液到達多層元件檢測層1110時即發(fā)生電流。此電流用以確定釋放真空的時間。
對9名非糖尿病志愿者進行了如上段所述的測試。對每志愿者用每種多層元件進行測試。將在刺破操作后充滿多層元件所需時間記錄下來。在發(fā)生1.5μA電流后就可認為充滿了多層元件。于是釋放真空。對每志愿者用每種多層元件重復刺破過程和數(shù)據(jù)收集8次。對95％的測試來說血液在不超過40秒鐘內充滿在可接觸計量器層內具有一個開口的多層元件。對96％的試驗來說血液在不超過40秒鐘內充滿在可接觸計量器層內具有兩個開口的多層元件。充滿在可接觸計量器層內具有兩個開口的多層元件所需平均時間為14秒鐘。充滿在接觸計量器層內具有一個開口的多層元件所需平均時間為11秒鐘。
示例11此示例示出頂端尺寸和形狀對采血容量的影響。
對21名志愿者中每人用使用“BD ULTRA-TINE”柳葉刀(Becton-Dickinson)的改型MEDISENSE刺破組件在前臂背面進行30次測試。對MEDISENSE刺破組件改型而可用一通氣口使真空穿過刺破組件進行抽吸。在此示例中所測試的頂端是用螺釘裝在MEDISENSE刺破組件主體上代替普通的頂端。在刺破前施加真空(-7.5psig)10秒鐘。刺破后，在-7.5psig下收集血液30秒鐘。用在刺破前所用同一頂端進行血液的收集。在皮膚內形成的開口具有1.6mm的深度。
對15個不同的頂端組件進行了評定。這些頂端組件示于圖33。頂端下基面內開口的直徑(見圖32內線“ef”)在9.53-19.05mm內變化。用于頂端組件1、2、3的頂端下基面內開口直徑為9.53mm。用于頂端組件4、5、6、7的下基面內開口直徑為12.70mm。用于頂端8、9、10、11的下基面內開口直徑為15.88mm。用于頂端12、13、14、15的下基面內開口直徑為19.05mm。各頂端上從邊緣到密封件的距離(見圖32內線“bg”)在1.6-6.0mm以內變化。用于頂端1、4、8、12從邊緣到密封件的距離為1.6mm。用于頂端2、5、9、13從邊緣到密封件的距離為3.0mm。用于頂端3、6、10、14從邊緣到密封件的距離為4.5mm。用于頂端7、11、15從邊緣到密封件的距離為6.0mm。
圖33所示頂端的密封件是用Buna N橡膠制成的。密封件的厚度(見圖32中線“eh”)為1.6mm，密封面的寬度(見圖32中線“hj”)為3.1mm。頂端具有垂直壁體。
對每志愿者每頂端進行兩次測試。將血液收集在毛細管內。收集的血液量通過測量管內血液經過的距離確定。對15個中每一頂端所收集的血液平均量和血液量超過1.0μL的收集次數(shù)百分比進行了計算。結果列于表VII。
表VII
收集血液容量和收集血液超過1μL的次數(shù)百分比都受頂端下基面開口直徑和頂端內邊緣到密封件距離的影響。從頂端組件6、7可看出收集血液容量有很大的增長。
示例12此示例示出傾斜頂端內壁對從人體采血時間的影響。
對從上到下具有以下各層的多層元件式血糖檢測器作了準備(1)可接觸計量器層(2)檢測層(3)敷層(4)傳送血液層(5)覆蓋層在圖21A、21B中簡略示出各層的布置。但，敷層大體上與傳送血液層共一平面如圖28所示。
在圖34A、34B、34C、34D中示出將頂端用于檢測器的情況。將檢測器1302以其開口對準柳葉刀1306而放在刺破組件1304的下面。檢測器1302位于帶有開口1309(用虛線示出)的柳葉刀止動器1308和頂端組件1301之間。頂端組件具有頂端1311和與皮膚“S”接觸的密封件1312。圖34A示出在加上真空之前的刺破組件1304。將頂端組件貼放在志愿者前臂上。在加上真空(-7.5psig)后使皮膚伸展而靠近或接觸檢測器如圖34B所示。施加真空足夠的時間段(5秒鐘)而使在頂端內部的皮膚內血液聚集起來。于是觸發(fā)柳葉刀而使其穿過柳葉刀止動器和檢測器內開口如圖34C所示。柳葉刀刺入皮膚。再將柳葉刀退回如圖34D所示。血液在真空和伸展皮膚的輔助下從在皮膚內形成的開口中冒出。進行真空輔助采血直至血液到達傳送血液層。然后沿傳送血液層“B”傳送血液直至其到達多層元件檢測層。在血液到達多層元件檢測層時發(fā)生電流。此電流用以確定釋放真空的時間，并使皮膚離開頂端。于是檢測層就可用以對血液進行血糖這類分析物的分析。
應該指出，柳葉刀止動器是任選的。檢測器本身可用以止住柳葉刀。如果檢測器用以止住柳葉刀，檢測器的厚度就很重要，因其確定著柳葉刀刺入的深度。
在此示例中所用類型的多層元件在可接觸計量器層內具有一個開口如圖21A、21B所示。
在此示例中用了5種不同的頂端。這些頂端的剖面示于圖35。頂端在上基面內開口的面積上各不相同，在內壁開始傾斜處離下基面的距離上也各不相同。各頂端上基面內開口的直徑“d”如下
邊緣到密封件的距離(見圖32內線“bg”)為4.5mm，頂端下基面內開口直徑(見圖32內線“ef”)為12.7mm，這對5個頂端都是相同的。圖35所示頂端組件的密封件是用Buna N橡膠制成的，其肖氏硬度為40A。密封件厚度(見圖32內線“eh”)為1.6mm，密封表面寬度(見圖32內線“hj”)為3.1mm。
對8名志愿者進行了如上所述的測試。對每志愿者用頂端A試驗10次，用圖35中其余頂端B、C、D、E各試驗4次。記錄了充滿多層元件所需時間。在多層元件發(fā)生1.5μA電流時認為充滿了多層元件。于是釋放真空。計算了對每頂端到達1.5μA所需平均時間如圖36所示。上基面內開口直徑越小，充滿檢測器所需時間越少。
示例13此示例示出傾斜頂端內壁對采血時間的影響和從所從采血一般較難的志愿者采血的效果。
除以下所述外，全都如同示例12所述進行了測試。在示例中僅采用了具有頂端A、B構形的頂端。頂端B上基面內開口直徑為4mm而不是示例12中所用的3mm開口。對志愿者用頂端A試驗了10次。對志愿者用頂端B也試驗了10次。對充滿時間為40秒鐘或以下的多層元件計算了充滿多層元件所需平均時間而示于圖37。計算了充滿時間為40秒鐘或以下的多層元件百分比而示于圖38。
充滿上基面內開口直徑小于下基面內開口直徑的頂端B所需時間小于充滿上基面內開口直徑等于下基面內開口直徑的頂端A所需時間之半。對頂端B來說，在40秒鐘以下充滿的多層元件百分比明顯地改進了。
示例14此示例示出上基面內開口形狀對從人體采血所需時間的影響。
準備了對從上到下具有以下各層的多層元件式血糖檢測器(1)可接觸計量器層(2)檢測層(3)敷層(4)傳送血液層(5)覆蓋層圖21A、21B簡略示出各層的布置。但，敷層大體上與傳送血液層共一平面如圖28所示。
在圖34A、34B、34C、34D中示出將頂端用于檢測器的情況。將檢測器1302以其開口對準柳葉刀1306而放在刺破組件1304的下面。檢測器1302位于帶有開口1309(用虛線示出)的柳葉刀止動器1308和頂端組件1310之間。頂端組件1310具有頂端1311和與皮膚“S”接觸的密封件1312。圖34A示出在加上真空之前的刺破組件1304。將頂端組件1310貼放在志愿者前臂上。在加上真空(-7.5psig)后，使皮膚伸展而靠近或接觸檢測器如圖34B所示。施加真空足夠的時間段(5秒鐘)而使在頂端內部的皮膚內血液聚集起來。于是觸發(fā)柳葉刀而使其穿過柳葉刀止動器和檢測器內開口如圖34C所示。柳葉刀刺入皮膚。再將柳葉刀退回如圖34D所示。血液在真空和伸展皮膚的輔助下從皮膚內形成的開口中冒出。盡快使多層元件滑離電氣觸頭約2mm處。這種活動在對圖46A-46C的論述中作了充分的說明。進行真空輔助采血直至血液到達傳送血液層。然后沿傳送血液層“B”傳送血液直到其到達多層元件檢測層。在血液到達多層元件檢測層時發(fā)生電流。此電流用以確定釋放真空的時間，并使皮膚離開頂端。于是檢測器就可用以對血液進行血糖這類分析物的分析。
應該指出，柳葉刀止動器是任選的。檢測器可用以止住柳葉刀。如果檢測器用以止住柳葉刀，檢測器的厚度就很重要，因其確定著柳葉刀刺入的深度。
在此示例中所用類型的多層元件在可接觸計量器層內具有兩個開口如圖26A所示。
用氣動刺破組件觸發(fā)柳葉刀。氣動刺破組件為圖16、17所述類型的刺破組件。
在此示例中采用5種不同的頂端組件。這些頂端組件的剖面和頂視圖示于圖39。頂端組件的邊緣深度(見圖32內線“ab”)和上基面內開口形狀是變化的。邊緣到密封件的距離加上邊緣深度(見圖32內線“bg”加上線“ab”)為40mm，頂端下基面內開口直徑(見圖32內線“ef”)為12.7mm，這對所有5種頂端來說是相同的。
對8名志愿者在手臂背面上作了如上所述測試。對每志愿者用5種頂端各進行了4次測試，對每志愿者共進行了20次測試。對刺破后充滿檢測器的時間作了記錄。在發(fā)生1.5μA的電流時認為充滿了檢測器。于是釋放真空。計算了5種頂端到達1.5μA電流所需平均時間并將其列于表VIII。
表VIII
如圖39所示頂端的密封件是用Buna N橡膠制成的，肖氏硬度為40A。密封件厚度(見圖32內線“eh”)為1.6mm，密封表面寬度(見圖32內線“hj”)為3.1mm。
對一給定開口形狀，邊緣深度較低的頂端與邊緣深度較高的頂端相比要求較少充滿檢測器的時間。對一給定邊緣深度，邊緣開口為橢圓形的頂端與邊緣開口為圓形的頂端要求較少充滿檢測器的時間。
示例15此示例示出不同密封材料對在帶汗毛手臂上形成良好真空密封能力的影響。
密封件是從成張不同密封材料上沖出的。所用8種材料列于表IX。
表IX
圓形密封件的密封表面寬度(見圖32內線“hj”)為3.1mm。于是將各密封件用在頂端內如圖32所示。將密封件用粘結劑粘在頂端上。在粘上密封件之前邊緣到頂端下基面的距離為1.5mm。在粘上密封件后頂端邊緣到密封件的距離隨密封件不同厚度是變化的。
真空吸口設在頂端上以便真空源通過頂端進行抽吸。流量表(“Tucson，Arizona”地區(qū)“Alicat Scientific”公司產品，型號為PVM200SCCM-D-S-A)裝在真空源和頂端之間。頂端裝在夾持器上。頂端和夾持器的總重為230g。選擇了手臂背面汗毛較一般為多的男性志愿者。志愿者將其手臂貼放在頂端密封件上而使頂端和夾持器全部重量壓在手臂上。這一設備用以提供恒定壓力。加上-8psig的真空。密封件密封皮膚的能力通過漏進頂端的空氣量測定，如用空氣流量表以每分鐘標準立方厘米為單位進行測定。對每種密封件在志愿者前臂上20處重復進行測定。對每種密封材料在20個前臂部位上的平均漏失率示于圖40。
對志愿者所有材料都可將平均漏失率限制在40標準cm3/min以下。漏失率是很重要的，因為所需真空泵的尺寸直接正比于漏失率。此外，低漏失率會改善電池組的使用壽命。在低漏失率下可采用較小真空泵。取得低漏失率就可經濟地購置微型真空泵如購自“Nutley，NJ”地區(qū)、“T-Squared Manufacturing Company”公司、部件號為T2-03、08、004的真空泵而將其用于設備。用所測試密封材料得出的低漏失率意味著不需要復雜的用以將頂端貼放在皮膚上以取得良好密封的方法。其他用以將頂端貼放在皮膚上以形成真空密封的方法并不可取。粘結劑也不可取，因為這使頂端不易取下，而且在取下密封件時會對使用人引起疼痛。油脂也不可取，因為這會在完成測試后留下殘跡。
示例16此示例示出不同密封材料對從人體上采血量的影響。
對4名志愿者用使用“BD ULTRA-FINE”柳葉刀的改型MediSense刺破組件在前臂背面進行32次測試。對MediSense刺破組件改型而可用一通氣口使真空穿過刺破組件進行抽吸。在此示例中所測試的頂端是用螺釘裝在MediSense刺破組件主體上以替代普通的頂端。在刺破前施加真空(-7.5psig)5秒鐘。在刺破后在-7.5psig下用與刺破前所用同一頂端收集血液30秒種。柳葉刀的設定深度為1.6mm。對8個不同的頂端組件進行評定。對每志愿者、每頂端組件進行了四次測試。血液收集在毛細管內。收集的血量是通過測量管內血液長度確定的。在圖41中示出8個中每個頂端組件的收集血液平均量。
對8個不同的頂端組件來說，下基面內開口直徑(見圖32內線“ef”)為10mm，上基面內開口直徑(見圖32內線“cd”)為4mm，邊緣到密封件距離(見圖32內線“bg”)為3mm，密封表面寬度(見圖32內線“hj”)為3.1mm。頂端組件對頂端密封件采用不同材料和不同厚度。其密封材料和厚度的8種變化列于表X。
表X
所有8種不同頂端密封材料都對皮膚具有相當好的密封性而可在30秒鐘內采集平均大于3μL的血液。經測試的8種材料中最硬、肖氏硬度為60A的Buna N材料具有最高的采血速度。從1.6mm到3.2mm增加密封件厚度對在30秒鐘內收集血液容量的影響很小。
示例17此示例示出上基面內開口形狀對從人體采血所需時間的影響。
準備了從上到下具有以下各層的多層元件式血糖檢測器(1)可接觸計量器層(2)檢測層(3)敷層(4)傳送血液層
(5)覆蓋層在圖21A、21B簡略示出各層的布置。但，敷層大體上與傳送血液層共一平面如圖28所示。
在圖34A、34B、34C、34D中示出將頂端用于檢測器的情況。將檢測器1302以其開口對準柳葉刀1306而放在刺破組件1304的下面。檢測器1302位于帶有開口1309(用虛線示出)的柳葉刀止動器1308和頂端組件1310之間。頂端組件1310具有頂端1311和與皮膚“S”接觸的密封件1312。圖34A示出在加上真空之前的刺破組件1304。將頂端貼放在志愿者前臂上。在加上真空(-7.5psig)后，使皮膚伸展而靠近或接觸檢測器如圖34B所示。施加真空足夠的時間段(5秒鐘)而使在頂端內部的皮膚內血液聚集起來。于是觸發(fā)柳葉刀而使其穿過柳葉刀止動器內開口和檢測器內開口如圖34C所示。使柳葉刀刺入皮膚。再將柳葉刀退回如圖34D所示。血液在真空和伸展皮膚的輔助下從皮膚內形成的開口中冒出。用真空輔助采血直至血液到達傳送血液層。然后沿傳送血液層“B”傳送血液直至其到達多層元件檢測層。在血液到達多層元件檢測層時發(fā)生電流。此電流用以確定釋放真空的時間，并使皮膚離開頂端。于是檢測器就可用以對血液進行血糖這類分析物的分析。
應該指出，柳葉刀止動器是任選的。檢測器本身可用以止住柳葉刀。如果檢測器用以止住柳葉刀，檢測器的厚度就很重要，因其確定著柳葉刀刺入的深度。
用氣動刺破組件觸發(fā)柳葉刀。氣動刺破組件為圖11、12、13、14所示類型的刺破組件。
在此示例中所用類型的多層元件在可接觸計量器層內具有一個開口如圖21A、21B所示。
在此示例中采用了兩種不同的頂端組件。在頂端組件中兩頂端的尺寸和結構與圖35的頂端B相同，只是上基面內開口直徑增加到4mm。一個頂端具有平面Buna N密封件，肖氏硬度為40(見圖32)。另一頂端具有剖面如圖41A、41B所示類型的密封件，這里稱之為拐折密封件。拐折密封件與平面密封件相比與更大的皮膚面積接觸。拐折密封件因此在施加真空時與平面密封件相比使更多的皮膚進入頂端內部空間。拐折密封件是用聚硅氧制成的，肖氏硬度為40A。
可將拐折密封件3020用機械接合部分3024或用粘結劑與頂端3022接合。拐折密封件上不與頂端3022接合的部分3026可在第一位置如圖42A所示和第二位置如圖42B所示之間移動。在第一位置上拐折密封件3020的非接合部分3026從頂端3022的下基面3028下垂如圖42A所示。在第二位置上拐折密封件3020上非接合部分3026與頂端3022的下基面3028接觸而使密封件非接合部分的一個主表面與頂端下基面3028面對面地接觸如圖42B所示。拐折密封件是用具有減少對其所接觸的皮膚產生滑動傾向的摩擦系數(shù)這種材料制成的。密封件具有足夠撓性而可在第一位置和第二位置之間移動并具有足夠韌度而使皮膚保持在不能移動的狀態(tài)。在拐折密封件內的開口3030在處于第一位置如圖42A時具有與頂端3022下基面3028內開口3032面積相比較大面積。
在操作中將拐折密封件貼放在病人皮膚“S”上。與拐折密封件接觸的皮膚面積大于頂端下基面內開口面積。因此，皮膚升入頂端的體積與用平面密封件時皮膚升入頂端的體積相比較大。這樣，拐折密封件對于皮膚柔性較一般為低的病人是有利的。
對8名志愿者在前臂背面作了大體上如上所述測試。在以前的示例中，頂端在操作中使其左右移動或向著皮膚和背離皮膚地移動。在此示例中，頂端在將其貼放在皮膚上后并不移動。對每志愿者用平面密封件和拐折密封件的構形各測試8次，對每志愿者共測試16次。記錄了刺破后充滿檢測器的時間。在產生1.5μA電流時認為已充滿檢測器。于是釋放真空。對拐折密封件使電流到達1.5μA所需平均時間為14.9秒鐘，對平面密封件使電流到達1.5μA所需平均時間為17.9秒鐘。
采用拐折密封件的頂端所需時間與采用平面密封件的頂端相比較少。此外，省略了對頂端的操作。
示例18此示例表明圖44A、44B所示裝置成功地用以在一允許的短時間內取得足量用于分析的血液。
圖44A、44B所示采血裝置在圖11-19所示類型氣動柳葉刀組件內裝有“Becton-Dickinson ULTRA-FINE”柳葉刀。采血裝置還裝有直徑為2.0mm、覆有網體的血糖檢測器。在此示例中對29名志愿者作了測試，對每志愿者在前臂背面作兩次單獨的采血操作。在每次操作中，將采血裝置貼放在志愿者前臂上，在施加約-7.5psig真空約5秒鐘后，對每人前臂(前臂背面)進行刺破。在刺破后進行采血，在收集足夠血液時釋放真空并從人體皮膚上卸下采血裝置。此操作對每人共重復兩次。在每次采血前在采血裝置內裝上新的柳葉刀和血糖檢測器。
記錄了用血糖檢測器收集足夠血液、進行分析所需時間。在產生1.5μA電流時認為血糖檢測器已收集了足夠的血液。收集血液結果示于圖47。對各志愿者圖47所示原始數(shù)據(jù)列于表XI。
表XI
圖47所示數(shù)據(jù)示出，對于35％以上的刺破來說，在5秒鐘內收集了足夠的血液以進行分析。除了一個血糖檢測器失誤外(志愿者25，試驗2)，對約95％的刺破來說，血糖檢測器在40秒鐘或不到40秒鐘就收集了足夠的血液以供分析。對于其余的刺破，測試在40秒鐘以后停止。對于在40秒鐘或不到40秒鐘收集足夠血液的刺破來說收集足夠血液的平均時間是8.2秒鐘。
示例19此示例表明43A-43C所示裝置可成功地用以在一允許的短時間內采集足量用于分析的血液。
圖43A-43C所示采血裝置在圖11-19所示類型氣動柳葉刀組件內裝有“BD ULTRA-FINE“柳葉刀。采血裝置還裝有直徑為2.0mm、覆有網體的血糖檢測器。在此示例中對15名志愿者作了測試，對每志愿者在前臂背面作四次單獨的采血操作。在每次操作中，將采血裝置貼放在志愿者前臂上，在施加約-7.5psig真空約5秒鐘后對每人前臂(前臂背面)進行刺破。在刺破后進行采血，在收集足夠血液時釋放真空并從人體皮膚上卸下采血裝置。此操作對每人共重復四次。在每次采血前，在采血裝置內裝上新的柳葉刀和血糖檢測器。
記錄了用血糖檢測器收集足夠血液、進行分析所需時間。在產生1.5μA電流時認為血糖檢測器已收集了足夠的血液。收集血液結果示于圖48。
圖48所示數(shù)據(jù)示出，對于約45％的刺破在5秒鐘內采集了足夠的血液以進行分析。對于約97％的刺破，血糖檢測器在40秒鐘或少于40秒鐘內采集了足夠的血液用于分析。對于其余的刺破，測試在40秒鐘后停止。對于在40秒鐘或少于40秒鐘內采集了足夠血液的刺破，采集足夠血液的平均時間為7.0秒鐘。
示例20此示例表明圖45A-45E所示裝置成功地用以在一允許的短時間內取得足夠量用于分析的血液。
圖45A-45E所示采血裝置在圖11-19所示類型氣動柳葉刀組件內裝有“BD ULTRA-FINE”柳葉刀。采血裝置還裝有帶直徑為2.0mm的半圓形切口，切口覆有網體的血糖檢測器。在此示例中對29名志愿者作了測試，對每志愿者在前臂背面作兩次單獨的采血操作。在每次操作中將采血裝置貼放在志愿者前臂上，在施加約-7.5psig真空約5秒鐘后對每人前臂(前臂背面)進行刺破。在觸發(fā)柳葉刀50msec后啟動可動凸體而將血糖檢測器移近人體皮膚內刺破的開口。在刺破后進行采血，在收集足夠血液時釋放真空并從人體皮膚上卸下采血裝置。此操作對每人共重復兩次。在每次采血前在采血裝置內裝上新的柳葉刀和血糖檢測器。
記錄了用血糖檢測器收集足夠血液進行分析所需時間。在產生1.5μA電流時認為血糖檢測器已收集了足夠的血液。收集血液結果示于圖49。
圖49所示數(shù)據(jù)示出，超過55％的刺破在5秒鐘內采集了足夠的血液以進行分析。兩個血糖檢測器由于硬件或軟件的問題沒有超過1.5μA的觸發(fā)電流。兩個血糖檢測器由于尚不清楚的問題并未移動，也未接觸皮膚。除這四次刺破外，對于91％的其余刺破血糖檢測器在40秒鐘或不到40秒鐘內收集了足夠的血液用于分析。對于剩余的刺破，測試在40秒鐘后停止。對于在40秒鐘或少于40秒鐘內收集了足夠血液的刺破，收集足夠血液的平均時間為6.8秒鐘。
本發(fā)明的各種修改和變動對熟悉本專業(yè)的人來說會是很明顯的，這些不會脫離本發(fā)明的范圍和精神，應該了解，本發(fā)明不應限于這里所示的實施例。
權利要求
1.一種適用于采集在診斷測試中供分析用的血樣的設備，具有(a)一殼體，其內具有一可密封室和一與所述可密封室作流體連通的可密封開口；(b)一動力源；(c)一真空泵，與所述動力源作可操作連接，所述真空泵與所述可密封室連通；(d)一刺破組件，位于所述殼體內，所述刺破組件可使一柳葉刀向所述可密封開口移動。
2.按權利要求1所述設備，其中所述殼體具有(a)一主體部分；(b)一蓋體部分，所述蓋體部分位于所述主體部分上面并具有所述可密封開口。
3.按權利要求2所述設備，其中所述流體收集器位于所述蓋體部分上的一狹縫中。
4.按權利要求2所述設備，其中所述主體部分至少具有一個用以插進所述流體收集器的狹縫。
5.按權利要求2所述設備，其中所述主體部分至少具有一個電氣接頭。
6.按權利要求2所述設備，其中所述蓋體部分至少具有一個電氣接頭。
7.按權利要求2所述設備，其中所述主體部分具有帶一狹縫的可動凸體，所述流體收集器位于所述狹縫內。
8.按權利要求1所述設備，其中所述殼體具有(a)一主體部分；(b)一內蓋部分，可位于所述刺破組件上方；(c)一蓋體部分，可位于所述內蓋部分上方并具有所述可密封開口。
9.按權利要求8所述設備，其中所述內蓋部分至少具有一個定位凹槽，定位凹槽用以使所述流體收集器定位。
10.按權利要求8所述設備，其中所述蓋體部分至少具有一個用以使所述流體收集器定位的定位夾具。
11.按權利要求8所述設備，其中殼體還具有一凸體。
12.按權利要求11所述設備，其中所述流體收集器在所述凸體內位于至少一個狹縫內。
13.按權利要求12所述設備，其中所述凸體至少具有一個電氣接頭。
14.按權利要求1所述設備，還具有一加熱元件。
15.按權利要求1所述設備，其中所述流體收集器具有一生物傳感器。
16.按權利要求15所述設備，其中所述生物傳感器構成一血糖檢測器。
17.按權利要求1所述設備，其中所述流體收集器具有一反射試條。
18.按權利要求17所述設備，其中所述反射試條構成一血糖檢測器。
19.按權利要求1所述設備，還具有一反射計。
20.按權利要求1所述設備，還具有一與所述動力源和所述流體收集器作可操作連接的顯示器。
21.按權利要求1所述設備，還具有一與所述真空泵和所述刺破組件通過所述動力源作可操作連接的開關。
22.按權利要求1所述設備，還具有電子儀器。
23.按權利要求1所述設備，還具有一個以上的流體收集器。
24.按權利要求1所述設備，還包括一位于所述可密封室內的流體收集器，所述流體收集器與所述可密封開口流體連通。
全文摘要
用以從病人采集血樣繼而進行診斷測試如血糖檢測的方法和設備。在本發(fā)明的一個方面中，方法包括以下步驟(a)在所從采集血樣的皮膚部位形成無障礙開口；(b)從皮膚內無障礙開口在真空和伸展皮膚的輔助下采集血樣。在本發(fā)明的另一個方面中，提供一種用以進行上述方法的設備。設備具有(a)一裝置，用以在所從采集所述血樣的皮膚部位形成無障礙開口；(b)一真空泵。設備最好還具有殼體。在本發(fā)明的再一個方面中，提供一種氣動刺破組件。氣動刺破組件用氣體差壓將柳葉刀刺入皮膚組織。在本發(fā)明的再一個方面中，提供一種制品，可用以收集血液并檢測血液中分析物。制品具有用以確定血液中分析物量的合用檢測元件，可結合計量器予以使用，計量器測量由制品檢測元件發(fā)生的信號。
文檔編號A61B5/00GK1524495SQ200410001338
公開日2004年9月1日 申請日期1997年12月4日 優(yōu)先權日1996年12月6日
發(fā)明者D·D·坎寧安, D D 坎寧安, T·P·亨寧, 亨寧, E·B·沙因, 沙因, D·F·楊, 楊, M·G·羅維賴, 羅維賴, T·G·沙皮拉, 沙皮拉, H·W·格拉哈姆, 格拉哈姆, A·J·米特爾蒂斯, 米特爾蒂斯, G·R·查姆伯斯, 查姆伯斯, G·J·胡赫斯, 胡赫斯, J·L·瓦特金, 瓦特金, G·F·普羅科普, 普羅科普, J·P·戈爾德法布, 戈爾德法布 申請人:艾博特公司