專利名稱：小型流通比色皿及包含該小型流通比色皿的分光光度計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種小型流通比色皿和包含該小型流通比色皿的分光光度計，該分光光度計用于測量液體樣品，特別用于血液分析儀上測量血液樣品的分光光度。
背景技術：
用血液分析儀測量血液樣品的血紅素濃度的分光光度已有數(shù)十年之久。通常，將細胞裂解試劑加入到血液樣品中以裂解這些紅血細胞，然后該樣品混合物中釋放的血紅素分子與該試劑中的配體或穩(wěn)定劑形成色原體。該樣品混合物流過分析儀中的比色皿，并測量該樣品混合物的吸收以用于計算該血液樣品的血紅素濃度。在現(xiàn)存的血液分析儀中，通常該比色皿的測量窗口包括沿著該流道或與該流道平行設置的兩個相對的平行的壁。光源和探測器置于該窗口的相對側用于測量通過該比色皿 的樣品混合物的吸收。光學長度，即該比色皿的兩個壁的內(nèi)側之間的距離，通常為約IOmm以確保有足夠量的樣品用于測量。在現(xiàn)存的測量中已知的問題是樣品混合物中的小泡附著至比色皿的壁，這引起測量的誤差。通常，在每次樣品分析之后將大體積的清洗溶液用于分析儀上以去除并預防小泡積累在比色皿的表面上。然而，當比色皿中的流道的尺寸減小時，樣品混合物的表面積與體積的比增加，并且對于小泡附著的預防基本上變得更加困難。另一方面，多數(shù)自動的血液分析儀具有工作的多種試劑和清洗溶液用于該儀器的自動樣品制備和測量。雖然已知這些血液分析儀有高容量、批量樣品分析、自動樣品吸取和制備，以及自動清洗循環(huán)的優(yōu)點，但這些儀器價格相對較高并使用大量的試劑，這需要高的儀器維護費和試劑存貨管理。因此，在接近患者檢測環(huán)境中這些儀器難以適應，例如在急診室，其中需要最小的樣品體積和最少的試劑維護。在接近患者檢測時，可通過針刺手指收集小體積血液樣品，并用于在分析儀上獲得完全的血球計數(shù)(CBC)。這樣，使用充分小的試劑體積來維持需要的細胞濃度以確保精確測量。近年來，為滿足在接近患者檢測中的此種需求，已經(jīng)開發(fā)了含有用于分析一份樣品的試劑的一次性盒和適合于使用該一次性盒的血液分析儀。該一次性的盒包含以預定體積預裝填的試劑，該預定體積指定用于一份樣品的完全分析。為了適應小樣品和小試劑體積，用于血液分析儀上的血紅素測量的比色皿中液體體積需要減小。這明顯增加了該流道的表面積與樣品混合物的體積的比，并使得當樣品混合物通過比色皿并在該比色皿中測量時控制該比色皿中的小泡形成和附著非常困難。而且，僅使用該盒中提供的小體積的清洗溶液來去除附著至比色皿或在比色皿中積累的小泡在技術上有挑戰(zhàn)性。因此，對于使用有最小液體容積的比色皿的分光光度計存在明確的需要,該最小液體容積用于提供血液樣品的血紅素濃度的精確測量并滿足體外臨床診斷的需要。而且，非常需要的是提供一種小型比色皿，其可以有效地使比色皿中的小泡形成和積累最小化，并使對于去除小泡的清洗溶液的量依賴最小化
發(fā)明內(nèi)容
—方面，本發(fā)明涉及一種用于液體樣品的分光光度測量的小型流通比色皿。在一個實施例中，該小型流通比色皿包含透明材料制成的比色皿本體，該本體包含第一平面外表面和相對的第二平面外表面；和穿過該比色皿本體設置的流動槽。該流動槽包含第一界面區(qū)段和第二界面區(qū)段，通常沿該比色皿本體的縱軸方向定向，各自具有一開放出口 ；連接該第一界面區(qū)段和第二界面區(qū)段的測量區(qū)段；第一傾斜平面內(nèi)表面，其置于該第一界面區(qū)段和該測量區(qū)段之間的第一彎轉區(qū)段處，朝向該第一平面外表面；和相對的第二傾斜平面內(nèi)表面，其置于該第二界面區(qū)段和該測量區(qū)段之間的第二彎轉區(qū)段處，朝向該第二平面外表面。該第一和第二傾斜平面內(nèi)表面在測量區(qū)段相對末端使測量區(qū)段終止。該第一傾斜平面內(nèi)表面和第二傾斜平面內(nèi)表面的每一個相對于縱軸的傾斜角為約15度至約65度。該第一界面區(qū)段和該第二界面區(qū)段和該測量區(qū)段的直徑基本相同。在另一實施例中，第一外表面和第二外表面相對于該比色皿本體的縱軸傾斜。在另一實施例中，該流通比色皿具有由第一本體塊和第二本體塊形成的比色皿本體。該第一本體塊包括第一平面外表面和相反的連接表面，第一界面區(qū)段，和包括該第一傾斜平面內(nèi)表面的流動槽的測量區(qū)段的第一部分。該第二本體塊包括第二平面外表面和相反的連接表面，第二界面區(qū)段，和包括該第二傾斜平面內(nèi)表面的流動槽的測量區(qū)段的第二部 分。該第一和第二本體塊相互靠緊以這兩個本體塊的連接表面連接在一起，且該測量區(qū)段的第一和第二部分彼此對齊。該第一和第二本體塊的每一個在這些本體塊的連接表面上包含密封溝槽，包圍著該流動槽的測量區(qū)段的相關部分，和密封件置于該密封溝槽中。另一方面，本發(fā)明涉及用于測量液體樣品的分光光度計。該分光光度計包含上述的小型流通比色皿；光源，該光源鄰近該第一平面外表面設置并適用于通過該流動槽的測量區(qū)段發(fā)射入射光束；和光檢測器，該光檢測器鄰近該第二平面外表面設置并適用于接收通過該流動槽的測量區(qū)段的傳輸光。該光源包含外殼，該外殼具有暗內(nèi)部的小室和光出口，該光出口靠著該比色皿本體的第一平面外表面設置；和置于該外殼內(nèi)的燈泡，其朝向該光出口。該光源的光出口的中心與該流通比色皿的流動槽的測量區(qū)段的中心軸光學對齊。該光檢測器包含檢測器外殼，該檢測器外殼具有暗內(nèi)部的小室和光入口，該光入口靠著該比色皿本體的第二平面外表面設置；和置于該檢測器外殼內(nèi)的傳感器。該光檢測器的光入口的中心與該流通比色皿的流動槽的測量區(qū)段的中心軸光學對齊。本發(fā)明的優(yōu)點將通過以下描述結合顯示本發(fā)明的示例性實施例的附圖而變得顯而易見。


圖I為包含本發(fā)明的一實施例中的小型流通比色皿的本發(fā)明的分光光度計的示意圖；圖2為圖I中顯示的分光光度計中的流通比色皿的立體圖。圖2A，2B和2C分別為圖2中顯示的流通比色皿的主視圖、側視圖和俯視圖；圖3為圖2中顯示的流通比色皿沿著圖2C中的線3-3的橫截面立體圖。圖3A為圖3的局部放大圖，顯示了該比色皿的流動槽的液體樣品的流動；圖4為顯示本發(fā)明的一個實施例中的流通比色皿的第一外表面、第一傾斜內(nèi)表面和一側的光路的不例性不意圖5為通過圖2中顯示的流通比色皿的光路的示例性示意圖；圖6為本發(fā)明的另一實施例中的流通比色皿的主視圖；圖7為本發(fā)明的另一實施例中的流通比色皿的主視圖，其中第一界面區(qū)段和第二界面區(qū)段處于相反方向；圖8為本發(fā)明的還另一實施例中的流通比色皿的主視圖，其中該流動槽的所有區(qū)段都相對于該比色本體的縱軸傾斜；圖9為本發(fā)明的另一實施例中的流通比色皿的立體圖。圖9A為圖9中顯示的流通比色皿的俯視圖。圖9B為圖9中顯示的流通比色皿的俯視圖，其具有一對固定這兩個本體塊的螺栓；圖10為圖9中顯示的流通比色皿的分解圖；
圖11為圖6中顯示的流通比色皿沿著圖9中的線11-11的橫截面圖；應注意附圖中同樣的標號指同樣的部件。
具體實施例方式一方面，本發(fā)明提供一種包含小型流通比色皿的分光光度計，其用于測量流過其中的液體樣品。如圖I所示，在一實施例中分光光度計10包含小型流通比色皿100，光源20和光檢測器50。圖2至3A顯示了本發(fā)明的一個實施例中的小型流通比色皿100。該流通比色皿100具有透明材料制成的比色皿本體110。比色皿本體110具有頂側130，底側132，第一外表面120,和相對的第二外表面140。該第一和第二外表面兩者都為平面的,或者至少該第一和第二外表面的與以下所述的流動槽的測量區(qū)段的成一直線的區(qū)域為平面的。在顯示的不例性實施例中，第一外表面120和第二外表面140兩者都相對于比色皿本體110的縱軸2傾斜。然而，該外表面也可為直的，這取決于以下描述的比色皿的其他相關的結構部件的材料和結構。流通比色皿100尺寸上為小型的，特別適用于測量小體積的液體樣品。在一個示例性實施例中，比色皿本體110具有約7毫米至約30毫米(mm)的長度(在外表面120和140的頂端之間)，優(yōu)選為約IOmm至約20mm,高約4mm至約15mm,且厚度(前部至后部)為約4mm至約15_。如圖2-2C中顯示，流通比色皿100具有設在比色皿本體110中并穿過該比色皿本體110的流動槽160。流動槽160包括第一界面區(qū)段162，其具有開放出口 162a ;第二界面區(qū)段164，其具有開放出口 164a;和位于界面區(qū)段162和164之間并在它們對著開放出口162a和164a的末端將它們連接的測量區(qū)段166。該第一和第二界面區(qū)段通常沿著該比色皿本體的縱軸2的方向定向。在一包含適用于測量液體樣品的吸收的分光光度計10的血液分析儀或其他測量設備中，其中該液體樣品在該設備的導管中運載，流動槽160的開放出口 162a和164a被流動性地連接至該設備的導管，如圖I中的導管90和92所示。第一界面區(qū)段162或第二界面區(qū)段164可被用作流動槽160的入口，出口或入口和出口，這取決于樣品測量程序中存在的流動方向。在圖I和圖3A中顯示的實例流動方向，待測量的液體樣品經(jīng)導管90流入比色皿100的流動槽160并從該比色皿流出至導管92(參見圖I中的箭頭)。
優(yōu)選地，界面區(qū)段162和164以及測量區(qū)段166都具有直徑基本相同的圓形橫截面。這促進了通過流動槽160的均勻流速，該均勻流速有效地減少了流動槽160中的小泡形成。通常，界面區(qū)段和測量區(qū)段的直徑都可為約0.8_至約4. 0_，優(yōu)選為約1.4_至約2.4mm。而且，為確保用于該比色皿內(nèi)的液體樣品的分光光度測量的足夠的光程，測量區(qū)段166具有約4mm至約25mm的長度,優(yōu)選為約7至13mm。在該小型比色皿中，流動槽160可具有約3直至250微升(ill)的容積，優(yōu)選為約10至約60iU，更優(yōu)選為約20至約40 yl。如圖2A所示，第一界面區(qū)段162和第二界面區(qū)段164的底端直接與測量區(qū)段166的相對端連接。其中測量區(qū)段和界面區(qū)段被連接并且其中一個區(qū)段彎轉向另一個區(qū)段的流動槽部分分別指第一彎轉區(qū)段165和第二彎轉區(qū)段167。流動槽160包括在第一彎轉區(qū)段165中的第一傾斜平面內(nèi)表面172，其朝向第一外表面120 ;和在第二·彎轉區(qū)段167中的第二傾斜平面內(nèi)表面174，其朝向第二外表面140。該第一傾斜平面內(nèi)表面172和第二傾斜平面內(nèi)表面174在測量區(qū)段166的相對末端使其終止。第一傾斜內(nèi)表面172和第二傾斜內(nèi)表面174自縱軸2的傾斜度在此分別是指第一內(nèi)傾斜角和第二內(nèi)傾斜角。第一傾斜內(nèi)表面和第二傾斜內(nèi)表面的傾斜角基于需要的分光光度計的光路的流動特征和光路進行測定，該分光光度計用于流動槽160的測量區(qū)段166中的液體樣品的光學測量，如以下詳細描述。該第一內(nèi)傾斜角和第二內(nèi)傾斜角可以相同，也可以不相同。優(yōu)選地，該第一內(nèi)傾斜角和第二內(nèi)傾斜角相對于該比色皿本體的縱軸在約15度至約65度的范圍內(nèi)，優(yōu)選為約30度至約50度。從圖2A中可理解，傾斜的平面內(nèi)表面172和174消除了兩個界面區(qū)段162、164和測量區(qū)段166之間的尖銳的轉角，并消除了該流道中的死點。已發(fā)現(xiàn)當傾斜的內(nèi)角小于15度時，對于預防小泡形成不是很有效，而當傾斜的內(nèi)角大于65度時，該分光光度計的入射光的實際光散射可在傾斜的內(nèi)表面發(fā)生。如圖3A中所示，因為去除了彎轉區(qū)段中的尖銳角，當液體樣品經(jīng)過流動槽160時維持了平坦流。而且，如上所述，該界面區(qū)段和該測量區(qū)段具有基本相同的直徑。由此，在該整個流動槽160中不存在實際的流動限制。該結構特征使得在液體樣品通過流動槽時小氣泡的形成最少化，并有效地預防了死點中的小氣泡的積累，該死點為其中不存在流動或非常低流速的尖銳的轉角。傾斜內(nèi)表面172和174，和外表面120和140，或至少對應于測量區(qū)段166的橫截面的外表面區(qū)域，被拋光用于光學測量。通過該流通比色皿的光路和傾斜的內(nèi)表面和外表面之間的關系使用圖4和圖5中的流通比色皿100描述。圖4顯示了圖2中顯示的流通比色皿100的示例性局部放大圖，其中僅顯示了該比色皿的第一外表面120和第一傾斜內(nèi)表面172，其中在流動槽160中存在液體樣品6。如之前所述，在顯不的實施例中第一外表面120和第二外表面140也為傾斜的。該第一外表面120和第二外表面140相對于比色皿本體110的縱軸2的傾斜角在此分別指第一外傾斜角和第二外傾斜角。在圖4中，線4表示了在光束通過比色皿本體和流動槽160的測量區(qū)段166中的液體樣品6向光檢測器傳播時的光路。分別地，角a I為第一傾斜的內(nèi)表面172相對于比色皿本體的縱軸2的的第一內(nèi)傾斜角，角P I為第一外表面120自比色皿本體的縱軸2的第一外傾斜角。應注意在圖4中，參考線A和線B都與縱軸2平行，角Y1為在第一傾斜內(nèi)表面172的光束的入射角。從圖4可以理解，角a I也是該比色皿本體和該液態(tài)樣品之間的界面處的折射光的角或投射光的角。如圖所示，優(yōu)選光路4與流動槽160的測量區(qū)段166的中心軸166a對齊，這使得該測量區(qū)段中的光束的反射最小化。如以上所述，第一內(nèi)傾斜角Q1為自比色皿本體的縱軸2約15度至約65度的范圍。一旦測定了第一內(nèi)傾斜角Ci1，則第一外傾斜角P1可使用斯涅耳定律(Snell Law)測定。根據(jù)斯涅耳定律,入射角Y工和折射光或傳輸光在第一傾斜內(nèi)表面172處的角a :具有通過以下方程式限定的關系ncSin y !=IisSin a x其中n。為比色皿本體的材料的折射率，ns為液體樣品的折射率。一旦測定了用于制造比色皿本體的材料，則n。也可獲知。例如，UV級熔融的二氧化硅和丙烯酸玻璃的折射率分別為I. 46和I. 49。如果待檢測的液體樣品為水性的，則水的折射率可以用估計值，為I. 33。因為兩種折射率都是已知的，且該第一傾斜內(nèi)角a I也是已知的，則可使用以上方程式計算入射角L。如圖4中進一步顯示的，a 1=^ 1+y 10由此，可測定第一外傾斜角從圖4可容易地理解，由于光學關系，流通比色皿100的第一傾斜內(nèi)角和第一傾斜外角通常是不相同的。在一示例性實施例中，該比色皿本體由折射率為1.48的材料制成，且液體樣 品的折射率為I. 34，且第一傾斜內(nèi)角a :為約30°，第一傾斜外角P i為約3°，入射角Y :為約27°。由此，當流通比色皿100安裝于分光光度計時，光束和比色皿為光學對齊的，以使光路4與流動槽160的測量區(qū)段166的中心軸對齊。如圖5所示，在顯示的實施例中流通比色皿100具有第一傾斜內(nèi)表面172和第二傾斜內(nèi)表面174和第一外表面120和第二外表面140，它們基本相對于縱軸2對稱。換句話說，第一內(nèi)傾斜角\和第二內(nèi)傾斜角CI2相同，且該第一傾斜角^和第二外傾斜角@2相同。而且，當該比色皿本體由單一材料制成時，折射光在液體樣品和比色皿之間的界面處，即在第二傾斜的內(nèi)表面174處的角￥2與入射角Y1相同。然后從該比色皿出來的光通過在該比色皿的第二外表面140處設置的光檢測器檢測，如以下進一步描述的。從圖5可看出，流通比色皿100的光程為測量區(qū)段166的長度。用以上描述的優(yōu)選的光學對齊，該光程大約為沿著測量區(qū)段的中心軸166a的第一傾斜內(nèi)表面和第二傾斜內(nèi)表面之間的距離(參見圖4和圖2B)。此處，測量區(qū)段的中心軸是指在測量區(qū)段的橫截面中心的縱軸。應當理解，入射光束具有一定直徑，例如在一實施例中該光束直徑為約1mm。因為表面172和174為傾斜的，因此沿著測量區(qū)段的中心軸的第一和第二傾斜內(nèi)表面之間距離為該光程的均值。在傾斜的內(nèi)表面和相應的外表面之間的壁優(yōu)選為薄的，以避免穿過該壁的光的損失。在一個實施例中，壁的厚度為約Imm至約5mm。應注意流通比色皿100的光路與用于測量通過比色皿的液體樣品的傳統(tǒng)分光光度計中的光路截然不同。后者的情況中，光路橫穿至通過比色皿的液體樣品的流道或流動方向，且光程為內(nèi)部直徑，或該比色皿的寬度。然而，在本發(fā)明的流通比色皿中，光路與測量區(qū)段中的流動方向平行，且光程為測量區(qū)段的長度，而不是其直徑?？梢岳斫獾氖牵驗榱魍ū壬?00為小型的比色皿且測量區(qū)段的直徑僅為約0. 8至約4. Omm,因此光路與測量區(qū)段的縱軸平行設置，而不是橫切的設置，這提供了足夠的光程以確保精確的吸收測量。用該結構，樣品混合物的體積可充分地減小而不減少用于分光光度測量的光程。如圖I所不,在一個實施例中，光源20包括外殼22和置于該外殼的后部的燈泡30。外殼22包括小室24，該小室具有暗內(nèi)部，入口 26和與該入口 26對齊的光出口 28。優(yōu)選地，入口 26和光出口 28都是圓形的。燈泡30鄰近入口 26設置，該入口的直徑基本小于該燈泡的直徑。入口 26用作門，僅允許中心光束進入小室24，并從光出口 28出去。小室24具有暗內(nèi)部，例如黑的，其吸收來自光束的剩余的散射光。光出口 28靠緊流通比色皿100的第一外表面120設置,這允許從該出口出來的光束直接碰撞在第一外表面120上,而沒有來自周圍的散射光的干擾。光出口 28的尺寸比流通比色皿100的第一傾斜內(nèi)表面172的尺寸或總面積小，且光出口 28的中心與比色皿的流動槽160的測量區(qū)段166的中心軸光學對齊。在此,光出口 28的尺寸是指橫切光束的出口的橫截面尺寸。在一示例性的實施例中，環(huán)形入口 26和光出口 28的直徑為約1mm，且測量區(qū)段166的直徑，其為傾斜內(nèi)表面的直徑(參見圖2B)為約2mm?？梢岳斫獾氖牵摴庠吹慕Y構產(chǎn)生了至比色皿的測量區(qū)段的位于中心的入射光束。如圖I中進一步所不,在一個實施例中光檢測器50包括外殼52和置于該外殼的后部的光檢測器60。外殼52包括小室54和光入口 58。光入口 58的尺寸比比色皿100的第二傾斜內(nèi)表面174的尺寸小，且光入口 58的中心與比色皿的測量區(qū)段166的中心軸光學對齊。在此，光入口 58的尺寸是指橫切該傳輸光的入口的橫截面尺寸。光入口 58靠緊第二外表面140設置，這導致從該比色皿出來的傳輸光直接進入小室54。小室54具有暗內(nèi)部，例如黑色，其吸收進入該小室的散射光。由此，僅位于中心的光碰撞于光傳感器60上并 被其檢測。通過比色皿100的測量區(qū)段166中的液體樣品的傳輸光的強度與吸收該光的物質的濃度成反比。在該液體樣品中的此種物質的濃度可根據(jù)比爾定律計算。出于本發(fā)明的目的可使用各種可商業(yè)購買的燈泡。合適的實例包括，但不限于，二極管、激光器和具有預定波長濾光片的燈。優(yōu)選地，使用LED燈泡。在一個實例中，使用來自Nichia Corporation (東京，日本)的具有525nm波長的綠LED。另一方面,在分光光度計10的光檢測器中可使用各種光學傳感器。合適的例子包括，但不限于，光電二極管和電荷率禹合元件(CCD)。在一個示例性實施例中，使用了來自濱松光子學株式會社(HamamatsuPhotonics K.K.)(濱松市，日本)的具有弱暗電流的S1087/S1133系列陶瓷封裝光電二極管。在該類型的光電二極管中，使用的陶瓷封裝為光不可透過的，因此散射光不能從側面或背面到達有效區(qū)域。這使得在可見光至近紅外范圍內(nèi)經(jīng)低光水平至高光水平的寬動態(tài)范圍能進行可靠光學測量。在以上描述的流通比色皿100中，界面區(qū)段162和164的縱軸自測量區(qū)段166的縱軸為約90度(在圖2A中的角《)。然而，應理解，這些界面區(qū)段可相對于測量區(qū)段以寬的角度范圍定位。通常，這些界面區(qū)段的縱軸可自測量區(qū)段的縱軸為約80度至約135度，如圖2A中角Co所示。圖6顯示了本發(fā)明的可選實施例中的流通比色皿200。如流通比色皿200顯示的，流動槽260的第一界面區(qū)段262和第二界面區(qū)段264自測量區(qū)段266的縱軸為約120度(見角《)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通常以垂直方向定向的界面區(qū)段更有利。以該方向，通過槽160的液體樣品中運載的任何小泡將向上升至界面區(qū)段中。這避免了小泡在測量區(qū)段中的積累，并預防了由小泡引起的對吸收測定的干擾。而且，該兩個界面區(qū)段也可具有不同的定向。例如，第一界面區(qū)段可自測量區(qū)段為120度，且第二界面區(qū)段可自測量區(qū)段為90度。在圖7中顯示的另一實施例中，流通比色皿300在測量區(qū)段366的相反方向有第一界面區(qū)段362和第二界面區(qū)段364。該實施例中，通常將液體樣品自第二界面區(qū)段364向上填入至流動槽360中。
而且，在上述的流通比色皿100中，第一傾斜內(nèi)表面172和第二傾斜內(nèi)表面174和第一外表面120和第二外表面140基本關 于該比色皿本體的縱軸2對稱。然而,應理解,該第一內(nèi)傾斜角\和第二內(nèi)傾斜角a 2也可不同，且該第一外傾斜角^和第二外傾斜角可為不同的。在圖7中顯示的實施例中，第一傾斜內(nèi)表面372和第二傾斜內(nèi)表面374都沿相同的大致方向傾斜，而不是如比色皿100中的沿相反方向。因此，第一外表面320和第二外表面340也都沿大致相同的方向傾斜，而不是沿相反方向，這是由于以上根據(jù)Snell定律描述的光學關系。而且，如果該比色皿本體在兩側由不同材料制成，例如包括第一外表面和內(nèi)表面的比色皿的部分由一種材料制成，而比色皿的包括第二外表面和內(nèi)表面的部分由另一種材料制成，則各自的傾斜角可為不同的，因為這些材料的折射率間有差異。而且，取決于測量設備中的需要的流動特征，流動槽的測量區(qū)段可以不像圖2中顯示的水平，而是該測量區(qū)段可為圖8中顯示為傾斜的。如圖8中所示，流動比色皿400在測量區(qū)段466的相反方向具有第一界面區(qū)段462和第二界面區(qū)段464。而且，第一和第二界面區(qū)段和測量區(qū)段相對于比色皿本體的縱軸2’都是斜的。然而，該第一和第二傾斜的內(nèi)角和第一和第二外傾斜角可用上述的關于流通比色皿100相同的原理測定。該結構中，光源和光檢測器可能不在同一平面上，然而，它們都可被定位以維持與比色皿的流動槽的測量區(qū)段的光學對齊。在可選實施例中，如有需要，該比色皿本體自身可傾斜一定角度。應注意，當比色皿本體傾斜時，該比色皿本體的縱軸2 (參見圖2)遠離絕對垂直方向傾斜。該情況下，界面區(qū)段的縱軸優(yōu)選自絕對垂直方向傾斜不超過45度。該比色皿本體可由適用于分光光度測量的透明材料制成。合適的材料包括，但不限于，石英、丙烯酸玻璃、聚碳酸酯、尼龍或與待測的液體樣品中含有的化學物質兼容的其他透明材料。優(yōu)選地，該材料適用于塑料模塑，這促進了該比色皿的生產(chǎn)的便利性。如上所述，傾斜的內(nèi)表面和外表面都被拋光以用于光學測量。圖9-11描述了本發(fā)明的另一實施例中的流通比色皿500。如圖所示，流通比色皿500具有通過將第一本體塊510a和第二本體塊510b連接形成的比色皿本體。該第一本體塊510a包括第一外表面520，相對的連接表面580a，第一界面區(qū)段562，和流動槽560的測量區(qū)段566a的第一部分，該測量區(qū)段566a的第一部分包括第一傾斜內(nèi)表面572。第二本體塊510b包括第二外表面540，相對連接表面580b，第二界面區(qū)段564，和測量區(qū)段566b的第二部分，該第二部分包括第二傾斜內(nèi)表面574。在這兩個本體塊中的測量區(qū)段的第一部分566a和第二部分566b的直徑相同。該第一本體塊510a和第二本體塊510b與彼此靠緊設置的連接表面580a和580b固定在一起，且該測量區(qū)段的第一部分566a和第二部分566b彼此軸向對齊以形成連續(xù)的流動槽560。如圖10和圖11所示，每個本體塊包括在其連接界面580a，580b上的密封溝槽582a和582b，它們分別包圍流動槽的測量區(qū)段的部分。流通比色皿500含有置于這兩個相對的密封溝槽582a，582b中的密封件501，例如0形環(huán)。當這兩個本體塊被固定時，該0形環(huán)在測量區(qū)段的第一部分566a和第二部分566b之間的界面周圍被擠壓以確保流動槽560的密封連接，參見圖11中的橫截面圖。優(yōu)選地，該密封件由彈性材料制成，該彈性材料與比色皿內(nèi)待測的液體樣品兼容。如圖顯不，第一本體塊510a包含一對凸緣590a和592a,它們自橫切第一外表面520的兩側自本體塊延伸。凸緣590a和592a每一個分別含有水平方向的貫穿洞594a和596a。類似地，第二本體塊510b包含一對凸緣590b和592b，它們自橫切第二外表面540的兩側自本體塊延伸。凸緣590b和592b的每個分別含有水平方向的貫穿洞594b和596b。當流通比色皿被組裝時，這兩個本體塊通過固定裝置連接在一起?？墒褂酶鞣N合適的固定裝置，例如螺栓、螺釘、釘、粘合劑和其他已知的固定裝置。當使用螺栓、螺釘或釘時，可利用貫穿洞594a、596a、594b和596b將它們固定。圖9B顯示了使用一對螺栓502以該方式將兩個本體塊固定在一起。如進一步顯示的，每個本體塊的每個凸緣還包含豎直方向的凹進處597a、597b、599a、599b，對著相對本體塊的各自凹進處。當兩個本體塊連接在一起時，這些凹進處在形成的比色皿本體的兩側形成一對豎直貫穿洞。當安裝至分光光度計時，可通過貫穿這兩個豎直貫穿洞的固定裝置將流通比色皿500固定至關聯(lián)的測量設備中的支撐件?？蓮膱D11的橫截面圖中看出，流通比色皿500與上述的流通比色皿100具有基本相同的流動槽結構和傾斜的內(nèi)表面和外表面。換句話說，在該顯示的實施例中，第一和第二本體塊基本彼此為鏡像，相對于比色皿的縱軸對稱。如圖所示，在將第一本體塊510a和第 二本體塊510b如上所述的連接在一起后，形成了連續(xù)的流動槽560。因為測量區(qū)段的第一部分566a和第二部分566b具有相同的直徑且這兩部分是共軸的，因此該測量區(qū)段的內(nèi)部為不間斷的光滑圓柱體。第一傾斜內(nèi)表面572和第一外表面520之間的關系,和第二傾斜內(nèi)表面574和第二外表面540之間的關系與以上流通比色皿100中描述的關系相同。由此，光源和比色皿之間的光學對齊，和比色皿和光檢測器之間的光學對齊與上面關于流通比色皿100描述的情況相同。而且，在一實施例中，兩個連接表面580a和580b還可被涂成暗顏色，例如黑色。這還可減少沿著光路的可能的散射?？梢岳斫獾氖?，兩個本體塊的兩個連接表面580a和580b橫切測量區(qū)段的縱軸。此種結構確保兩個傾斜內(nèi)表面，以及它們的對應外表面，都具有不間斷的整體結構。由此，這兩個本體塊可方便地生產(chǎn)和組裝，而不影響上述的比色皿的光學性能。而且，該流動槽的測量區(qū)段的第一部分566a和第二部分566b之間的界面具有充分小的尺寸，這使得兩個塊之間的對齊變得容易并可方便且可靠地用0形環(huán)密封。如圖10進一步所示，第一和第二本體塊在包圍第一界面區(qū)段562和第二界面區(qū)段564的開放出口的頂表面分別具有圓形凹進處563，565。當流通比色皿500安裝于測量設備中時，第一界面區(qū)段562和第二界面區(qū)段564被分別連接至該設備的兩個液體導管，如圖I所示。包圍每一個界面區(qū)段的開放出口的凹進處563，565用于接收密封件和/或固定件，其用于將導管與比色皿的流動槽的界面區(qū)段連接，并用于密封它們之間的連接界面。這兩個本體塊可使用塑料模塑生產(chǎn)。因為第一和第二本體塊彼此為鏡像，所以兩個塊都可使用單一模型制成。本發(fā)明的分光光度計可用于各種應用中的液體樣品的分光光度測量，特別用于小體積的樣品。在一個實施例中，該分光光度計用于測量例如外周血或尿的生物樣品的血紅素濃度。在一個示例性實施例中，包括流通比色皿500，光源20和光檢測器50的分光光度計被集成至血液分析儀中，且流動槽的第一界面區(qū)段562和第二界面區(qū)段564分別連接至該血液分析儀中的第一和第二導管。在該血液分析儀上的血液樣品的血紅素測量中，小部分的血液樣品，從約Iul至約10 yl，與預定體積的裂解試劑混合，該裂解試劑包含裂解劑和血紅素配體或穩(wěn)定劑，以約I :200至約I :1000的稀釋比，優(yōu)選為約I :300至約I :500混合?；旌虾?，該樣品混合物中的紅色血細胞被裂解以向該樣品混合物中釋放血紅素，且該釋放的血紅素與該配體形成色原體。然后，將該樣品混合物自第一導管遞送至流通比色皿500的流動槽560中。該樣品混合物填滿整個流動槽560，其一部分自第二導管流出。然后，該樣品混合物的流被短時間停止，通常數(shù)秒，由此經(jīng)過測量區(qū)段566的傳輸光的強度通過光檢測器50測量。測量后，該樣品混合物從流動槽被沖出，或者通過從第一導管輸送清洗溶液，或者從第二導管輸送清洗溶液以將來自第一導管的樣品混合物推回。清洗后，該流通比色皿已準備好用于另一血液樣品的測量。獲得的強度用于根據(jù)比爾定律計算血液樣品的血紅素濃度。血液樣品的血紅素濃度的分光光度測量方法為本領域已知的。通常，該計算涉及血液樣品和裂解試劑和用于稀釋該血液樣品的任何其他另外試劑的體積，待測量的色原體的吸收系數(shù)，測量的光程，測量的來自相同混合物的傳輸光的強度，和測量的來自空白的傳輸光的強度(通常測量自不含血液樣品的稀釋劑)。該分光光度計可用具有已知血紅素濃度的校準劑校準。經(jīng)校準后，在該血液分析器上分析的血液樣品的血紅素濃度被自動計算。
應理解，本發(fā)明的小型流通比色皿和包含該比色皿的分光光度計解決了在小樣品體積分析中的幾個有挑戰(zhàn)的技術問題，特別是在近患者臨床診斷測試中。第一，通過使用流動槽的測量區(qū)段的長度，而不是寬度或直徑，作為用于光學測量的光程，流動槽的直徑充分減少至實現(xiàn)比色皿中的槽的總容積的顯著減少以及測量設備中的相關導管的顯著減少，并維持用于精確分光光度測量的足夠光程。結果，本發(fā)明的小型比色皿中整個流動槽的容積優(yōu)選為僅約10 Ul至約60 yl。這尤其適用于近患者血液檢測，其中通過患者的手指針刺收集的非常小體積的外周血可用于精確測量。而且，該小型尺寸僅使用小體積的試劑用于測量，和小體積的清洗溶液用于清洗流動槽，由此，這為提供試劑和清洗溶液并在一次性試劑盒或試劑筒中準備樣品混合物提供了可行性。這些在接近患者檢測中都是需要的。第二，通過使在通常處于垂直方向的流動槽的界面區(qū)段定向，該結構有效地減少了其中進行光學測量的測量區(qū)段中小泡的積累。第三，通過在兩個彎轉區(qū)段中提供傾斜的內(nèi)表面并消除界面區(qū)段和測量區(qū)段之間的尖銳的彎轉角，該小型比色皿促進了通過流動槽的液體樣品的平坦流動，并消除了在死點形成的小泡。第四，除了因為界面區(qū)段和測量區(qū)段具有基本相同的直徑而消除了死點，并且在流動槽中的液體限制被最小化。綜合起來，這些結構特征有效地使得在液體樣品經(jīng)過比色皿時流動槽中的小氣泡形成和積累的最少化，特別在測量區(qū)段。這成功地使得比色皿中的小氣泡對樣品混合物的吸收測量的干擾最少化或對其預防，并預防了臨床診斷檢測中血液樣品的血紅素測量的由小氣泡引起的潛在誤差。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn),用本發(fā)明的小型比色皿,僅小體積的清洗溶液對于清洗比色皿的流動槽并維持流動槽的表面沒有小泡來用于重復的和長期使用是足夠的。第五，根據(jù)材料和液體樣品之間的光學關系，按照需要進一步提供傾斜的平面內(nèi)表面以及外表面的合適傾斜角，流動槽的測量區(qū)段與入射光和光檢測器光學對齊。這減少了沿著光路的光散射和反射并提高了分光光度測量的精確度。雖然已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細描述并在附圖中示圖顯示，但這些不應被認為是對于本發(fā)明范圍的限制，而是應作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例的例證。然而，顯而易見的是，在以上的說明書中描述的和所附的權利要求書及其法律等同物中限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可進行各種 修改和變動。
權利要求
1.一種用于液體樣品的分光光度測量的流通比色皿(100 ；200 ；300 ；400 ;500)，其包含 透明材料制成的比色皿本體(110 ;510a，510b)，所述比色皿本體包括第一平面外表面(120 ；320 ；520)和相對的第二平面外表面(140 ；340 ；540);和 穿過所述比色皿本體設置的流動槽(160 ；260 ；360 ；460 ;560)，所述流動槽包含第一界面區(qū)段(162 ；262 ；362 ；462 ；562)和第二界面區(qū)段(164 ；264 ；364 ；464 ；564)，它們通常沿所述比色皿本體的縱軸方向定向，其中每一個具有開放出口(162a，164a);連接所述第一界面區(qū)段和第二界面區(qū)段的測量區(qū)段(166 ；266 ；366 ；466 ;566a，566b);置于所述第一界 面區(qū)段和所述測量區(qū)段之間的第一彎轉區(qū)段(165)處的第一傾斜平面內(nèi)表面(172 ；372 ；572)，其朝向所述第一平面外表面；和相對的置于所述第二界面區(qū)段和所述測量區(qū)段之間的第二彎轉區(qū)段(167)處的第二傾斜平面內(nèi)表面(174 ；374 ;574)，其朝向所述第二平面外表面；所述第一傾斜平面內(nèi)表面和第二傾斜平面內(nèi)表面在其相對末端終止所述測量區(qū)段。
2.如權利要求I所述的流通比色皿(100；200 ；300 ；400 ;500)，其特征在于，所述第一傾斜平面內(nèi)表面和第二傾斜平面內(nèi)表面(172 ；372 ;572，174 ；374 ；574)的每一個相對于所述縱軸的傾斜角為約15度至約65度。
3.如權利要求2所述的流通比色皿(100；200 ；300 ；400 ;500)，其特征在于，所述第一傾斜平面內(nèi)表面和第二傾斜平面內(nèi)表面(172 ；372 ;572，174 ；374 ；574)為相對于所述縱軸對稱。
4.如權利要求2所述的流通比色皿(100；200 ；300 ；400 ;500)，其特征在于，所述第一外表面(120 ；320 ；520)和所述第二外表面(140 ；340 ；540)相對于所述比色皿本體的縱軸傾斜。
5.如權利要求4所述的流通比色皿(100；200 ；300 ；400 ;500)，其特征在于，所述第一平面外表面和第二平面外表面(120 ；320 ;520，140 ；340 ；540)的每一個相對于所述縱軸的傾斜角不同于所述對應的傾斜平面內(nèi)表面相對于所述縱軸的傾斜角。
6.如權利要求I所述的流通比色皿(100；200 ；300 ；400 ;500)，其特征在于，所述流動槽(160 ；260 ；360 ；460 ；560)的所述測量區(qū)段(166 ；266 :366 ；466 ;566a，566b)長度為約4mm 至約 25mm。
7.如權利要求I所述的流通比色皿(100；200 ；300 ；400 ;500)，其特征在于，所述第一界面區(qū)段和第二界面區(qū)段(162 ；262 ;362，462 ;562，164 ；264 ；364 ；464 ;564)，和所述測量區(qū)段(166 ；266 ；366 ；466 ；566a, 566b)具有基本相同的直徑。
8.如權利要求7所述的流通比色皿(100；200 ；300 ；400 ;500)，其特征在于，所述直徑為約0. 8至4. 0毫米(mm)。
9.如權利要求I所述的流通比色皿(100；200 ；300 ；400 ;500)，其特征在于，所述第一界面區(qū)段和第二界面區(qū)段(162 ；262 ;362，462 ;562，164 ；264 ；364 ；464 ；564)的每一個具有相對于所述測量區(qū)段的所述縱軸的約80度至約135度的其縱軸。
10.如權利要求I所述的流通比色皿(100;200;500)，其特征在于，所述第一界面區(qū)段和第二界面區(qū)段(162 ；262 ;562，164 ；264 ；564)的所述開放出口(162a，164a)沿相同方向設置。
11.如權利要求I所述的流通比色皿(500)，其特征在于，所述比色皿本體由第一本體塊和第二本體塊(510a, 520a)制成，所述第一本體塊(510a)包括所述第一平面外表面(520)和相對的連接表面(580a)，所述第一界面區(qū)段(562)，且所述流動槽(560)的所述測量區(qū)段(566a)的第一部分包括所述第一傾斜的平面內(nèi)表面(572);且所述第二本體塊(520a)包括所述第二平面外表面(540)和相對的連接表面(580b)，所述第二界面區(qū)段(564)，且所述流動槽的所述測量區(qū)段(566b)的第二部分包括所述第二傾斜的平面內(nèi)表面(574);所述第一本體塊和第二本體塊彼此連接在一起，以所述本體塊的所述連接表面彼此靠緊連接在一起，且所述測量區(qū)段的所述第一部分和第二部分彼此對齊。
12.如權利要求11所述的流通比色皿(500)，其特征在于，所述第一本體塊和第二本體塊(510a，520a)的每一個在所述本體塊的所述連接表面(580a，580b)上包含密封溝槽(582a，582b)，所述密封溝槽包圍著所述流動槽(560)的所述測量區(qū)段的對應部分；和置于所述密封溝槽中的密封件(501)。
13.如權利要求11所述的流通比色皿(500)，其特征在于，所述第一本體塊和第二本體塊(510a，520a)的每一個包含一對凸緣(590a，592a，590b，592b)，它們的每一個包括適用于接收固定裝置的貫穿洞(594a，596a，594b，596b)。
14.一種用于測量流通比色皿(100 ；200 ；300 ；400 ；500)中的液體樣品的分光光度計，其包含 (a)透明材料制成的比色皿本體(110;510a，510b)，其包括第一平面外表面(120;320 ；520)和相對的第二平面外表面(140 ；340 ;540)，和貫穿所述比色皿本體設置的流動槽(160 ；260 ；360 ；460 ;560)，所述流動槽包含第一界面區(qū)段(162 ；262 ；362 ；462 ；562)和第二界面區(qū)段(164 ；264 ；364 ；464 ;564)，它們通常沿所述比色皿本體的縱軸方向定向，它們的每一個具有開放出口 ；連接所述第一界面區(qū)段和第二界面區(qū)段的測量區(qū)段(166 ；266 ；366 ；466；566a, 566b);置于所述第一界面區(qū)段和所述測量區(qū)段之間的第一彎轉區(qū)段(165)處的第一傾斜平面內(nèi)表面(172 ；372 ;572)，其朝向所述第一平面外表面；和相對的置于所述第二界面區(qū)段和所述測量區(qū)段之間的第二彎轉區(qū)段(167)處的第二傾斜平面內(nèi)表面(174 ；374 ;574)，其朝向所述第二平面外表面；所述第一傾斜平面內(nèi)表面和第二傾斜平面內(nèi)表面在其相對末端使所述測量區(qū)段終止； (b)鄰近所述第一平面外表面設置的并適于通過所述流動槽的所述測量區(qū)段發(fā)射入射光束的光源(20)； (c)鄰近所述第二平面外表面設置并適于接收通過所述流動槽的所述測量區(qū)段的傳輸光的光檢測器(50)。
15.如權利要求14所述的分光光度計(10),其特征在于,所述光源(20)包含外殼(22)，所述外殼(22)具有暗內(nèi)部的小室(24)和光出口(28)，該光出口 (28)靠緊所述比色皿本體的第一平面外表面設置，和置于所述外殼內(nèi)的燈泡(30)，其朝向所述光出口。
16.如權利要求15所述的分光光度計(10)，其特征在于，所述光出口(28)的尺寸小于所述流通比色皿的所述流動槽的所述第一傾斜平面內(nèi)表面的尺寸。
17.如權利要求15所述的分光光度計(10)，其特征在于，所述光源(20)的所述光出口(28)的中心與所述流通比色皿的所述流動槽的所述測量區(qū)段的中心軸光學對齊。
18.如權利要求14所述的分光光度計(10)，其特征在于，所述光檢測器(50)包含具有小室(54)的檢測器外殼(52)，所述小室(54)具有暗內(nèi)部和光入口(58)，所述光入口(58)靠緊所述比色皿本體的所述第二平面外表面設置，和置于所述檢測器外殼內(nèi)的傳感器(60)。
19.如權利要求18所述的分光光度計(10)，其特征在于，所述光檢測器(50)的所述光入口的中心與所述流通比色皿的所述流動槽的所述測量區(qū)段的中心軸光學對齊。
20.如權利要求14所述的分光光度計(10)，其特征在于，所述比色皿本體由兩個本體塊(510a，510b)制成，所述本體塊的每一個包括所述平面外表面(520，540)之一和相對的連接表面(580a，580b)，所述界面區(qū)段(562，564)之一，和所述測量區(qū)段(566a，566b)的一部分；所述本體塊與所述本體塊的連接表面連接在一起，彼此靠緊，且所述測量區(qū)段在每一個所述本體塊中的的所述部分彼此對齊。
全文摘要
一種用于液體樣品的分光光度測量的小型流通比色皿(100)，其包含透明材料制成的比色皿本體(110)，該比色皿本體包含第一外表面(120)和相對的第二外表面(140)，和穿過該比色皿本體設置的流動槽。該流動槽包括通常水平定向的第一和第二界面區(qū)段(162，164)，它們每一個具有開放出口(162a，164a)；連接該第一和第二界面區(qū)段的測量區(qū)段(166)；置于該第一界面區(qū)段和該測量區(qū)段之間的彎轉區(qū)段(165)處的第一傾斜平面內(nèi)表面(172)，其朝向該第一外表面，和設置于第二界面區(qū)段和測量區(qū)段之間的彎轉區(qū)段(167)處的第二傾斜平面內(nèi)表面(174)，其朝向第二外表面。該第一和第二傾斜內(nèi)表面在其相對末端使測量區(qū)段終止。還提供一種包含該小型流通比色皿的分光光度計。
文檔編號G01N33/72GK102753956SQ201080057706
公開日2012年10月24日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權日2009年12月16日
發(fā)明者比約恩·盧斯, 貢那·馬格努松 申請人:布爾醫(yī)療設備有限公司