倏逝型溶血检测制造技术

在没有离心或用于将无细胞部分从体液分离的其它预备步骤的情况下，光学测定诸如血液等体液的无细胞部分中的分析物含量。通道构造为沿光学边界容纳流动的体液样品。通道构造为使得流体的无细胞层沿与光学边界重合的通道的边界自然形成。来自光源的光以选定的角度被引导到光学边界上，以从边界产生全反射，并在流体的无细胞层中产生跨过边界的倏逝场。光检测器构造为检测在倏逝场中光的吸收。光源和光检测器与被检测的分析物的吸收峰的波长范围相匹配。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】倏逝型溶血检测
本专利技术的各方面涉及临床分析仪领域，并且更具体地涉及用于在不将血浆从全血样品中分离的情况下测量血浆中的游离血红蛋白的方法和设备。
技术介绍
在各种临床环境中，测量来自全血样品的血浆的某些化学特性是重要的。例如，测量血浆中的分析物、细胞外血红蛋白、胆红素和脂质颗粒通常是重要的。例如，这些临床环境范围涵盖患者到医生办公室的例行门诊、急诊室、或对住院患者的监视。许多技术和设备通常用于测量临床环境中体液的化学特性。体液样品中分析物的测量可以通过多种方法完成，其中一种方法是通过光谱测定。用于分析体液的一些技术是复杂的并且可能涉及许多步骤，诸如离心以制备用于测量的流体样品等。例如，用于测量血液样品的血浆部分中的分析物含量的技术可能涉及预备步骤，诸如将全血离心以从血浆部分分离血细胞等。这些预备步骤增加了先前已知的用于测量体液中分析物含量的技术的时间、复杂性和成本。
技术实现思路
所公开的设备和方法可以被实施为测量血液样品的血浆部分中的分析物或组分，而不需要从全血样品中分离血浆。本专利技术的各方面提供了一种利用在棱镜/血液界面处的受抑全内倏逝波吸收来量化全血中的溶血的方法和设备。根据本专利技术的一个方面，可以在不分离红细胞的情况下利用倏逝波吸收来测量全血样品中的游离血红蛋白。根据本专利技术的一个方面的用于在不将红细胞从全血分离的情况下检测全血中的分析物的设备包括用于接纳血液样品的通道以及与所述通道相邻的棱镜。来自光源的光相对于所述界面的法线以大于或等于临界角的入射角被引导通过所述棱镜，其中，所述入射角产生来自所述第一光源的光的全内反射，并产生延伸到所述通道中的倏逝场。倏逝场在进入通道的约1微米深度内衰减到基本为零。当全血在通道中流动时，基本上无细胞的血浆层占据通道的这个薄边界区域。光检测器被瞄准为(isaimedto)接收来自所述光源的、已经在通道的边界处从所述光学界面反射并通过所述棱镜的光。通过分析反射光来测定血液样品的基本上无细胞的血浆层中的分析物含量。本专利技术的一个方面描述了一种利用由在棱镜/血液界面处的倏逝波引起的受抑全内反射来量化全血中的溶血的光学方法。附图说明通过以下对如附图所示的本专利技术示例性实施例的更具体的描述，前述内容将变得明晰，在附图中相同的附图标记在不同的视图中指代相同的部分。不一定按比例绘制的附图强调了本专利技术的示例性实施例。图1是根据本专利技术的一个方面的用于在不将红细胞从全血分离的情况下检测全血中的分析物的设备的示意图。图2是根据本专利技术的另一方面的用于在不将红细胞从全血分离的情况下检测全血中的分析物的设备的示意图。图3是根据本专利技术的另一方面的与流动池通道(flowcellchannel)一体化的棱镜的示意图。图4是示出根据本专利技术的一个方面的具有游离血红蛋白的流体样品的吸光度相对于所检测的光的波长的曲线图。图5是示出根据本专利技术的一个方面的具有不同溶血水平的三个样品的吸光度相对于所检测的光的波长的曲线图。图6是根据本专利技术的一个方面测量的具有不同溶血水平的流体的六个样品的吸光度相对于响应时间的曲线图。图7是根据本专利技术的一个方面的描述用于在不将红细胞从全血分离的情况下检测全血中的分析物的方法的流程图。具体实施方式例如，当全血样品流过具有小截面直径的通道(诸如体内的血管或芯片(chip)上的毛细管等)时，样品表现为这样的流路：基本上无细胞的血浆膜存在于通道的边缘。基本上无细胞的血浆膜是非常薄的层，该层在通道的边缘处具有在从小于一微米到数微米的范围内的厚度。据信，基本上无细胞的血浆膜存在于血管中，以便例如帮助防止堵塞并降低体内小血管的流体阻力。例如，小血管的截面直径可以在8微米上下的范围内。根据本专利技术的各方面，测量在流动通道和光学界面的边界处的窄的基本上无细胞的血浆层中对光的吸收。为了测量该狭窄区域中的光吸收，光以大于临界角的角度入射到边界上。入射光产生穿透到流动池中的被称为倏逝波的场。倏逝波的光场幅度在从流动池表面起小于1个波长(约500nm)里发生衰减。由于该光学路径长度比典型的co血氧测定(co-oximetry)流动池(100μm)小得多，因此使用对应于最大血红蛋白吸收的光学波长，即420nm附近的Soret谱带，而不是在500-650纳米范围内的典型的co血氧测定波长。倏逝场是在具有不同折射率的两种材料的边界处产生的光场，例如，玻璃棱镜和如血液等流体之间。倏逝场仅紧邻此界面存在，并且当离开边界移动时呈指数衰减。因此，远离界面，场的幅度变为零。因为倏逝场仅紧邻边界存在，所以可以在场不与细胞相互作用的情况下测量紧邻边界的血浆层。根据本专利技术的一个方面，利用由棱镜表面的全内反射产生的倏逝场探测边界的层。可以测量紧邻通道壁的血浆中各种分析物的存在而不受细胞的干扰，因为在非常靠近壁的区域中，存在没有细胞的血浆。通过将入射光相对于垂直于边界的轴线的角度构造为比某一临界角大大约1-5度的余量来产生倏逝场。临界角取决于光学边界两侧的两种材料的性质。例如，在由BK7玻璃制成的棱镜和血清之间形成光学边界的示例性实施例中，临界角为62.4度。当入射角比临界角大足够大的余量(取决于所使用的光源)时，所有入射光都被反射。这被称为全内反射。在全内反射的条件下，边界另一侧的唯一光被称为倏逝场。另一方面，当入射角小于临界角时，一些入射光将传播到血流中。因为倏逝光仅穿透进入通道很短距离，所以倏逝光仅提供弱吸收信号。因此，重要的是光源发出被正检测的分析物良好吸收的那部分光谱的光。构造为用于溶血的所公开设备的示例性实施例包括发射410nm-420nm波长范围内的光的光源，因为在该范围内血红蛋白表现出非常强的吸收峰。在一特定实施例中，使用发射405nm光的光源以用于溶血。在被检测的分析物是胆红素的另一实施例中，可以使用发射具有535nm的波长的光的光源。在被检测的分析物是脂血的又一实施例中，可以使用发射具有671nm的波长的光的光源。根据本专利技术的一个方面，可以使用两个光源以用于溶血。可以通过比较主信号波长处的吸收与某些非谐振(off-resonant)波长处的吸收来执行差分检测。第一光源可以提供用于溶血的420nm波长范围的主信号。第二光源可以提供另一种颜色以校正散射和/或浊度，或提供给另一吸收分析物。第二光源的波长不像第一光源的波长那样关键。在示例性实施例中，第二光源具有约470nm的波长。因为在所公开的设备的某些实施例中使用一种或两种颜色，所以这些实施例中的光检测器可以实施为用于每种颜色的仅一个光电二极管。应该理解的是，作为选择，光检测器可以可选地实施为分光镜。例如，所公开的设备的实施例可以构造有具有许多不同波长的光源。在这些实施例中，例如，可以使用分光镜来测量吸收。参考图1，根据本专利技术的一个方面的用于在不将红细胞从全血分离的情况下检测全血中的分析物的设备100包括用于接纳血液样品的通道102以及与通道102相邻的棱镜104。棱镜104包括第一表面106，第一表面106抵接通道102，并且当血液样品被接纳在通道102中时第一表面106限定棱镜104和血液样品之间光学界面108。设备100还包括第一光源110，来自第一光源110的光相对于界面的法线轴114以大于或等于临界角的入射角112被引导通过棱镜104、到达光学界面108。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在不将红细胞从全血分离的情况下检测所述全血中的分析物的设备，所述设备包括：通道，其用于接纳血液样品；棱镜，其与所述通道相邻，其中，所述棱镜包括抵接所述通道的第一表面，所述第一表面在所述血液样品被接纳在所述通道中时限定所述棱镜和所述血液样品之间的光学界面；第一光源，来自所述第一光源的光相对于所述界面的法线以大于或等于临界角的入射角被引导通过所述棱镜、到达所述光学界面，其中，所述入射角产生来自所述第一光源的光的全内反射，并产生延伸到所述通道中的倏逝场；以及第一光检测器，其被瞄准为接收来自所述第一光源的、已经从所述光学界面反射并通过所述棱镜的光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.20 US 62/339,2691.一种用于在不将红细胞从全血分离的情况下检测所述全血中的分析物的设备，所述设备包括：通道，其用于接纳血液样品；棱镜，其与所述通道相邻，其中，所述棱镜包括抵接所述通道的第一表面，所述第一表面在所述血液样品被接纳在所述通道中时限定所述棱镜和所述血液样品之间的光学界面；第一光源，来自所述第一光源的光相对于所述界面的法线以大于或等于临界角的入射角被引导通过所述棱镜、到达所述光学界面，其中，所述入射角产生来自所述第一光源的光的全内反射，并产生延伸到所述通道中的倏逝场；以及第一光检测器，其被瞄准为接收来自所述第一光源的、已经从所述光学界面反射并通过所述棱镜的光。2.根据权利要求1所述的设备，还包括：比较电路，其联接到所述第一光检测器，其中，所述比较电路构造为通过对被反射通过所述棱镜的光在第一波长处的强度与预定强度进行比较来识别所述倏逝场中的分析物的存在。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述预定强度为从所述第一光源发射的光的强度。4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述倏逝场延伸到邻近所述界面的所述血液样品的血浆层中，并在到达所述通道的包含血细胞的部分之前衰减到基本为零。5.根据权利要求1所述的设备，还包括第二光源，所述第二光源具有不同于所述第一光源的发射波长的发射波长，并且来自所述第二光源的光相对于所述界面的所述法线以大于或等于所述临界角的第二入射角被引导通过所述棱镜、到达所述光学界面，其中，所述第二入射角产生来自所述第二光源的光的全内反射，并且产生延伸到所述通道中的第二倏逝场；以及第二光检测器，其联接到所述比较电路并且被瞄准为接收来自所述第二光源的、已经从所述光学界面反射并通过所述棱镜的光，其中，所述比较电路构造为对来自所述第一光源的被所述第一光检测器接收的光的强度与来自所述第二光源的被所述第二光检测器接收的光的强度进行比较。6.根据权利要求1所述的设备，构造为用于所述全血中的溶血检测，其中，所述第一光源具有与血红蛋白的吸收谱中的峰对应的范围内的发射波长。7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述第一光源的所述发射波长在约410纳米和420纳米之间。8.根据权利要求1所述的设备，构造为用于检测所述全血中的分析物，其中，所述分析物选自由血红蛋白、胆红素和脂血组成的组。9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述通道形成在所述棱镜内。10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一光源包括第一发光...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊森·舍恩布伦，格特·布兰肯施泰因，约瑟夫·克里莫，曾寒松，
申请(专利权)人：仪器实验室公司，
类型：发明
国别省市：美国,US