专利名称：采集管装置、系统和方法
技术领域：
本发明的领域是分离技术。
背景技术：
血液样品的分析常常要求将全血分离成血清部分和含细胞部分。本领域众所周知的是，可以通过将全血布置于采血管(血液收集管，blood collection tube)中，将管放置于离心机中并旋转离心(spin down)血液，通过离心进行全血分离。不幸地是，一旦血液分离，全血的部分可以再混合，通过扩散、搅动、样品提取或其它不期望的相互作用引起所述部分的污染。理想地是，该两部分应该保持隔离，以保证在进入期望的部分时不发生污染。此外，血液的分析物应该于分离后在延长的时间期间保持稳定，以提供储存、运输或后期分析。任何隔离全血的部分的系统必须在管内包括具有适当密度的隔离物质 (separator substance)。适当密度为大约1. 04g/cm3，并在较重的含细胞相的密度和较轻的含血清相的密度之间。当全血被加到管中并且该管被离心时，隔离物质移动到部分之间， 将两部分相互隔离。采集管使用凝胶作为隔离物质并且凝胶可随全血流动的例子可以在 Fiehler的US 4, 946,601中找到。也可以随全血流动的隔离物质的例子可以在(kites等的 US 6，248，844和US 6，361，700，中找到。在这些专利中，物质是可固化至期望粘度的聚酯。尽管提供可流动物质允许分离全血的部分，但是可流动物质具有几个缺点。可流动物质甚至在离心后依然可流动，如果不采用恰当的照顾以使样本保持适当静止并不受搅动，这引起样本污染的风险。例如，在其中凝胶在离心后仍然能流动的采血管中使用触变胶体是已知的。另外，已知的物质缺乏在延长的时间期间(例如，至少3天)将分析物(例如， 钾和葡萄糖)维持在可接受水平的能力。Saunders的美国专利第4，818，418号讨论触变胶体在采血管中的使用。然而，触变胶体的问题是它们并不在全血的部分之间形成足够持久的隔离屏障。当用移液管从管中取出样品时，由于物质的可流动性质，如果移液管接触该物质，所述物质能够污染或堵塞移液管。如果物质被配制或形成为高粘度，以提供足够坚固或持久的屏障，克服前述缺点，那么所述物质不再随全血适当流动，导致过多的离心时间。在急切需要血液分析结果的生死攸关的情况(life or death situation)下，短的离心时间是关键的。采集管制造采用的可选方法是提供可移动的固体屏障。合适的固体物质的例子包括在美国专利第3，647，070号中发现的中等密度的聚合物，其中聚合物球面形成屏障层。 美国专利第5，266, 199号描述了控制血清与含细胞相分离的管一球(tube-and-ball)阀。 然而，这样的物理屏障不在部分之间提供足够的密封并且常常是要么不完备并趋于渗漏， 要么由于其它各种原因而不能实行。全血分离的这些以及其它方案缺乏这样的必要特征，其保证全血的分离部分被有效地保护免于由于不期望的样品相互作用而产生的污染，同时支持短的离心时间。此外，已知的分离技术不能在延长的时间期间维持分析物，尤其是钾和葡萄糖的稳定性。因此，对于其中分离层能硬化并保持分析物的稳定性的液体分离技术仍然存在需要。
发明内容
本发明提供装置、系统和方法，其中采集管包括在延长的时间期间将钾水平和葡萄糖水平维持在可接受的阈值内的隔离物质。在本发明主题的一个方面，钾水平稳定在离心前初始水平的10%内，而葡萄糖水平稳定在5%内。此外，优选的采集管能够保持分析物稳定至少四天，或者甚至多达五天。本发明主题的的另一个方面包括生产采集管的方法。隔离物质被布置在管内，其中所述物质被配制，有助于在延长的时间期间保持分析物稳定。也可以应用Y射线或者将管加热到至少250°C将管灭菌。根据以下优选实施方式以及附图
的详细描述，本发明主题的各个目标、特征、方面和优势将变得更加明显，在所述附图中，相同的数字代表相同的组件。
附图简介图IA是具有可硬化的可聚合隔离物质的采血管的侧面透视图。图IB是加入全血后，图IA的管的血液收集的侧面透视图。图IC是离心后，图IB的采血管的侧面透视图。发明详述采集管在图IA中，采血管100通常包括管110、塞子120以及隔离物质150，其中管110 具有腔(lumen) 115。管110优选地由适当刚性材料制造出来，以支持腔115内的真空。实例材料包括硬的塑料、玻璃或其它相似的材料。腔115具有足够的体积，以容纳期望的全血或液体样品。典型的体积范围为几ml至IOml或更大。塞子120足够合适地安装到管110 中，以维持腔115中的真空。考虑塞子120被制造为提供隔离物质150布置在腔115内的色标或其它指标。能被用于生产采集管100的可接受的管的例子包括由Becton，Dickenson and Company (Franklin Lakes, NJ USA 07417) Jf 胃的 Vacutainer 丰示:￠: ./5^^ 。术语“管”被委婉的使用，以指代具有腔(cavity)的容器。尽管优选的实施方式包括管110，但应该理解其它具有腔的容器也可以被使用，同时仍然属于本发明主题的范围。 例如，考虑采集管100可以被能包含液体或任选地支持真空的其它容器替代。容器的可选例子包括烧瓶、罐、烧杯、瓶子、采血袋或小瓶。当发明的主题被应用于血液收集之外的可选市场时，管之外的容器也有效用。在优选实施方式中，通过将隔离物质150布置在腔115内来生产采集管100，并将真空引入腔115中以准备出售。同样优选的是，不超过约1ml，或约2克的隔离物质150被布置在典型IOml采集管的腔115中。考虑其它的量——多于或不超过Iml——也可以被使用，以适合特殊的使用情况。例如，较小型式(version)的管110将需要较少的隔离物质 150，而较大型式的可能需要较多，以产生足够密封的屏障。在一些实施方式中，管100在管100出售前被灭菌。例如，在加入优选的光敏聚合物之前，可以应用Y射线将管100灭菌。灭菌的另一个例子包括在加入优选的光敏聚合物之后，将管100加热到至少250°C。同样考虑的是，其它的灭菌方法也可以被使用而不背离本发明的主题。基于热和辐射的灭菌之外的其它形式的灭菌可以包括化学灭菌。通过使用合适的泵简单地使腔115的体积减压，可以引入任选的真空。在本文的上下文中，术语“真空”意为具有比管110外部压力低的压力的部分真空。同样考虑的是，与具有预先布置在管内的隔离物质相反，用户在购买之后可以向采集管加入一种或更多种隔离物质。图IB表示引入血液140之后以及离心之前的采血管的示例性实施方式。尽管血液140被显示在隔离物质150的上方，但两者可能具有其中它们可以自由流动或混合的特征。图IC表示离心之后采血管的示例性实施方式。在离心过程中，血液140分离成血清部分160和含细胞部分170。当隔离物质150具有介于血清部分160和含细胞部分170 的密度之间的密度时，隔离物质在离心过程中移动到该两部分之间，从而将部分160和170 相互隔离。当被合适的能源引发时，隔离物质150因而通过聚合而可以迅速被硬化。隔离物质优选地，在最终聚的合过程中，隔离物质150迅速硬化至这样的硬度，其抵抗通过移液管的穿透、抵抗倾注、或者甚至抵抗冷冻。优选的物质就取样器，可能是移液管而言是固体。可以使用包括肖氏硬度标度(shore hardness scale)之一的任何合适的硬度标度测量硬度。肖氏00硬度标度被用于测量包括凝胶或泡沫的软物质的硬度。肖氏A硬度标度被用于测量包括橡胶的具有中等硬度的物质的硬度。肖氏D硬度标度被用于测量包括塑料的较硬物质的硬度。尽管前述肖氏硬度标度被针对不同的各种物质被使用，但标度均在其范围的低端重叠。因此，在肖氏D标度上的10的值较在肖氏A标度上的10的值硬，其依次又较肖氏00标度上的10的值硬。隔离物质150优选地被配制，以硬化为肖氏00硬度标度上的至少1。隔离物质150的更优选的实施方式进一步硬化为肖氏A硬度标度上的至少 10。而在其它实施方式中，隔离物质150甚至进一步硬化为肖氏D硬度标度上的至少10。在本文的上下文中，术语“迅速硬化”意为在至少10分钟内硬化为肖氏00硬度标度上的至少1。本发明主题的一个方面是理解较短的硬化时间相对于较长的时间(timer) 可以是有利的。例如，具有在几分钟内硬化的隔离物质，对于医院在危急生死关头分析样本是重要的。在优选的实施方式中，硬化时间不多于5分钟，更优选地不多于1分钟，而最优选为不多于10秒。优选隔离物质的硬化屏障粘附到腔115的壁上，充分密封含细胞部分并保护所述部分免于由于扩散、搅动、样品提取或其它不期望的相互作用而引起的污染。在优选的实施方式中，屏障的最终厚度不多于5mm。
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隔离物质150优选为生物相容性有机聚合物。此外，生物相容性意为隔离物质150 不干扰或改变被检验的物质的特征。例如，在血液的情况下，隔离物质150不应该干扰pH、 酶活性，或干扰色素、蛋白质、气体或其它分析物的浓度。仍在其它实施方式中，考虑物质可以包括企图与被分离的样品反应的组分。例如， 隔离物质可以包括凝结剂、血液稀释剂或与全血相互作用的其它物质。在血液分离管中，隔离物质150的密度应该在约1.01-1.09g/cm3之间，并且最优选为约1.04g/cm3。除非上下文另有所指，本文的所有范围将被解释为包含其端点。可接受的隔离物质可以包括与美国专利第6，361，700号和第6，248, 844号中描述的那些聚酯主链相似的聚酯主链，所述两项专利通过引用并入本文。优选地进行聚合，以达到在约1.04-1. 06g/cm3之间的期望密度。然而，与'700和'844专利中提供的方法和组合物相比，聚合并不进行到完成，而是使用有效阻止进一步聚合的最小量的聚合终止剂 (例如，使用自由基淬灭剂(radical quencher)、催化剂络合剂等)被终止。随着样品与不完全固化的聚合物(隔离物质150)接触，预期聚合终止剂被稀释至允许重新引发聚合的浓度。在重新引发之前，血液140通过离心在容器中被分离，这会使含细胞部分170留在管110的底部而血清部分160在管110的上部，其中两部分被不完全固化的聚合物(隔离物质150)分离。可以通过以紫外光或其它合适的能源照射聚合物，辅助重新引发聚合。因此，应该理解，聚合物(polymeric)在分离完成后另外被固化，并且，如此分离的血清随后可以被进入而不发生移液管、倾注或者甚至冷冻的污染。此外，应该认识到， 最终固化的屏障层实质上是持久的(即，在几天或者甚至数周内是稳定的)。虽然一般可接受的是，采集管100包括聚酯聚合物作为隔离物质150，但是应该注意，聚合材料的确切性质并不限于本发明的主题，并且，众多可选的聚合物也是适合的。实际上，适于全血分离的所有已知聚合物被认为适于在本文使用，所述已知聚合物包括硅油、 聚酰胺、烯烃聚合物、聚丙烯酸酯聚酯及其共聚物、聚硅烷和聚异戊二烯。为了达到期望的引发密度(通常在约1. 03和1. 05之间)，考虑可以借助于分子组成以及通过包含适当的填充材料(例如，硅石、胶乳或其它惰性材料)，调节密度。例如，合适的聚合材料描述于美国专利第3，647，070号、第3，920，557号或第3，780，935号中，或者描述于EP 0 928 301或0 705 882中，其通过引用被并入本文。此外，考虑血清隔离物可以包括另外的材料和/或试剂，以达到期望的生物活性目的。例如，本文介绍的隔离物可以包括EDTA、肝素、柠檬酸盐、 葡萄糖等。应该注意，本文使用的术语“血清”也包括血浆以及其它来源于全血的基本上不含细胞的流体。取决于具体的材料，预期隔离聚合物聚合的模式和/或机制可能变化相当大，并且，所有已知的聚合方式被认为适于在本文使用。例如，预期的聚合包括各种自由基或阳离子聚合(例如，使用对光不稳化合物、自由基启动器等)、缩聚反应、酯化、酰胺形成等。 因此，反应基将特别包括酸基(并且最优选为单-和二羧基)、共轭二烯基、芳香族乙烯基和(甲基)丙烯酸烷基酯。这样的示例性反应基和反应条件描述于，例如美国专利第 6，989，2 中，其通过引用被并入本文。应该进一步理解，反应基可以与聚合物的端点偶联， 作为如WO 99/64931中所描述的端基，WO 99/64931通过引用被并入本文；或者反应基可以作为侧基(例如，如美国专利第5，336，736号中所描述的，其通过引用被并入本文)被提 {共。
一般优选的是，聚合由预聚物上的反应基充分支持，但另外的试剂也可以是合适的，其包括自由基启动器——包括美国专利第5，582，954号、第4，894，315号和第 4，460，675号中所描述的，以上专利通过引用被并入本文。另外，预期的隔离物质也包括这样的物质其向聚合物提供交联基，使得聚合物具有与双功能交联剂(例如，烯不饱和化合物)起反应的反应基，从而形成交联聚合物。再另外预期的隔离物质也包括具有加速聚合的促进剂的那些。可接受的隔离物质150的例子包括被称为“M1L1A1”的物质，其由马里兰大学 (University of Maryland)禾口力口州大学欧文分校(University of California Irvine) 共同开发。MlLlAl是聚合的隔离物质，其包括以下(Ml)单体丙氧基化三羟甲基丙烷三丙火希酸酉旨(trimethylolpropane propoxylate triacrylate),其来自 Sigma—Aldrich Cat. No. 407577 ； (Li) CYTEC 脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(Aliphatic Urethane Acrylate)EBECRYL 230，其来自Cytec Industries, Inc.；以及(Al)添加物系列BDK——2，2-二甲氧基-1， 2-二苯基-乙烯酮，其也来自Cytec hdustries，Inc。另外，MlLlAl具有与全血一起使用的期望特性，包括通过加入气相二氧化硅(fumed silica)的可调节的密度、在离心时其在全血中可流动、触变性、聚合后在肖氏A硬度标度上大于10的硬度、在暴露于紫外光下在不超过10秒内硬化、与全血生物相容、和形成全血的含细胞部分不能透过并且抵抗移液管穿过的硬化封条。MlLlAl在紫外光源下硬化，所述光源在IOnm至450nm波长内辐射光。优选的紫外光源在250nm至400nm范围内辐射。考虑所有合适的能源触发聚合。考虑具有紫外光源的现有离心机可被用于聚合隔离物质，或者离心机可以合并能够触发聚合的合适能源。优选地，在聚合过程中，采集管内含物的温度改变不超过10°C，更优选为不超过 5°C。短的暴露时间确保样本会维持适当的色素水平、气体水平、温度、蛋白质水平或其它与全血有关的特征。包括光敏聚合物如MlLlAl的优选隔离物质具有上面讨论的那些特性之外的另外的期望特性。例如，期望的物质本质上是透明的。在离心之后，隔离屏障的透明性允许分析员或技术员视觉确定分离的完全性。如果红细胞或其它材料(matter)陷入所述物质内，技术员能容易地观察到。另外，考虑物质可以被配制为具有期望的颜色(即，可以包括染料)， 以帮助识别管或明确地指示血液的两个或更多个部分之间的隔离屏障的位置。尤其考虑地是，隔离物质可以具有与采集管的编码盖对应的颜色(例如，绿色、金色、黄色等)。分析物的稳定性优选的隔离物质在延长的时间期间保持血清的一种或多种分析物或者血液样品的含细胞部分的稳定性。维持分析物的稳定性允许样品的长期储存、运输或者延迟分析。例如，血液样品可以在遥远的地点被收集，然后被发送到位于数天、可能数周远的实验室。在优选实施方式中，相对于离心前的值，在离心后延长的时间期间内，分析物的值改变小于10%。在更优选的实施方式中，分析物改变小于5%，而更优选地，改变小于3%， 并且甚至更优选地改变小于1%。如本文所使用的，“延长的时间期间”被认为是至少三天，并且更优选为至少四天。 在更优选的实施方式中，隔离物质保持分析物的稳定性达五天或更多天。除非根据上下文相反的意图是明显的，本文所述的所有范围均包括其端点，并且，开放式范围应该被解释为
7仅包括商业上可实践的值。采用所考虑的隔离物质的优选实施方式也在极端环境条件下保持分析物的稳定性。例如，在优选的实施方式中，分析物稳定性在冻融事件中被保持。尤其感兴趣的分析物包括钾或葡萄糖。优选的管在离心后保持钾水平在10%以内至少四天。另外，物质在离心后优选地保持葡萄糖水平在5%以内至少四天。本申请人进行了几项研究，以比较并对比商业可得的采集管(即，具有PST 凝胶和肝素锂的BD采血管(Vacutainer))与具有作为隔离物质加入的MlLlAl的相似的采集管。本申请人进行的一项研究的结果示于以下表1中。该研究包括在离心后立即进行分析物的初始水平的测量(参见“初始(Init) ”栏)，并且比较在储存后进行的测量结果(参见 “第一天”和“第五天”栏)。另外，在冻融事件之后获得测量结果(参见“冻融”栏)。应该注意，如本文所使用的，分析物的“初始水平”应该被认为是如在合理的时间框架内测量的刚离心后的分析物的水平，以进行分析。比较并对比采集管的优选的研究包括从至少10个采集管中收集统计数据、定期测量分析物水平、以及平均每种分析物周期的结果。这样的研究采用标称条件(额定条件， nominal condition)，包括室温(例如，约20°C )、缺少外部搅动或其它外部影响。
权利要求
1.采血管，包括具有腔的管；隔离物质，其布置在所述腔内，并适于在离心后将血液样品分离成至少血清部分和含细胞部分；和其中，在离心后，所述管保持所述血液的钾水平在初始钾水平的10%以内至少四天，并保持所述血液的葡萄糖水平在初始葡萄糖水平的5%以内。
2.权利要求1所述的管，其中所述物质基本上是透明的。
3.权利要求1所述的管，其中所述物质包含颜色。
4.权利要求3所述的管，其中所述颜色近似地相应于与所述管的盖相关的颜色。
5.权利要求1所述的管，其中在离心后，所述物质就取样器而言是固体。
6.权利要求1所述的管，其中，当暴露于合适的能源时，所述物质可固化为肖氏00硬度标度上至少1的硬度。
7.权利要求1所述的管，其中在离心后，所述管在冻融事件中将所述血液的钾水平保持在10 %以内，并将所述血液的葡萄糖水平保持在5 %以内。
8.权利要求1所述的管，其中在离心后，所述物质缺少可见的捕获的细胞。
9.权利要求1所述的管，其中在离心后，所述管将所述钾水平保持在10%以内并将所述葡萄糖水平保持在5 %以内至少五天。
10.生产采血管的方法，包括提供具有腔的管；提供隔离物质，其在离心后，将血液样品的钾水平保持在初始钾水平的10 %以内，并将所述血液样品的葡萄糖水平保持在初始葡萄糖水平的5%以内至少四天；和将一定量的所述隔离物质布置在所述管的腔内。
11.权利要求10所述的方法，进一步包括将所述管灭菌。
12.权利要求11所述的方法，其中灭菌步骤包括将所述管暴露于Y射线。
13.权利要求11所述的方法，其中灭菌步骤包括将所述管加热至250°C。
14.权利要求10所述的方法，进一步包括将所述物质固化为肖氏00标度上的至少1的硬度。
15.权利要求10所述的方法，进一步包括将真空引入所述管的所述腔内。
全文摘要
介绍了生产采集管的方法。该方法包括提供隔离物质，其能在短时间内迅速聚合至期望的硬度；和将隔离物质布置在管的腔内。隔离物质被配制为具有在全血的血清部分和全血的含细胞部分的平均密度之间的密度并可随全血流动。在含有血液的管离心后，隔离物质在全血部分之间形成屏障。管和屏障将一种或多种分析物——包括钾和葡萄糖——水平的稳定性保持在其离心前初始值的10％以内至少四天。
文档编号A61B5/15GK102227497SQ200980148163
公开日2011年10月26日 申请日期2009年10月27日 优先权日2008年11月14日
发明者J·易莫森 申请人:加利福尼亚大学董事会