确定尿液中分析物和/或化学‑物理参数及确定尿沉淀的容器和用该容器分析全尿的方法与流程

发明领域

本发明涉及一种用于尿液样品的收集和标准分析(非微生物学)的容器，以便测量相关化学－物理参数以及尿沉淀的特征，最佳地用于自动分析仪，使得其操作具有管理、经济和卫生实施等方面的相关优势。

背景

今天与以往一样，标准尿检测在许多临床病症的诊断和评价中至关重要，不仅与尿路有关，还与全身性疾病有关。

像现代实验室医学的许多其他操作部分一样，近年来已经目睹了对尿进行全面检查的自动化操作的增加，由此使得具有中等或高等活动水平的实验室不能再不考虑适当的和有效的自动化水平，以充分供应大量的日常样品和所需的条件，从而在短时间内连续提供可靠的结果和高操作质量。

由于这个原因，在这个特定领域中运行的许多公司致力于生产和提供分析仪，大多数是集成的，能够处理大量的样品/小时，短时间内提供化学-物理和尿沉淀的测试结果，直接与LIS(实验室信息系统)相连，并且在实验室和临床领域，都只把与病理情况和/或诊断问题相关的必要和合适的评估留给专家。

物理-化学检查和尿沉渣的定义，是指两种不同的分析评价，每一种的特征在于发现与不同分析物和/或尿样特征相关的非常具体的参数。

通过自动分析仪进行的尿液物理-化学检查可确定将在下面列出的给定数目的参数(通常为10)，其使用了折射和光散射的方法。

尿沉淀的检查既涉及存在于尿液排泄物中的生物体内源性细胞结构(白血细胞，红细胞，皮肤细胞)又涉及外源性细胞结构(细菌微生物，较不常见的真菌或寄生微生物)，还涉及晶体或在光学显微镜下可见的其它形成物的存在，为每个样品提供总体数值结果和/或每个显微视野和/或每微升的数值结果。

目前，通过运行自动模式，在两个不同和分开的阶段实现了标准和全面的尿液检查的操作，每个阶段均由一个具体的分析仪进行操作管理，分析仪相关的硬件装置可以保持分离或并入单个仪器中。

使用简单的多参数条的常规尿液检查代表了大量疾病的第一个诊断步骤。用于尿液检查的常用诊断条由通常宽度不超过5mm的塑料带或纸带制成，在其上涂覆反应垫，使用能够通过化学比色反应检测存在于尿液中的特定物质的合适底物。以这种方式，通过与尿液材料接触，实现了临床诊断感兴趣的尿液参数的同时检测。

在市场上有各种类型的条带：定性的条带，仅以阴性/阳性表示结果，和半定量类型，多了对所检测的分析物/参数的浓度的估计。在后一种情况下，当与特定的参考范围相比时，底物的显色反应与其浓度成比例。

标准类型的尿液诊断条通常包括十个反应垫，每个反应垫使用特定的化学反应来突出尿液样品的特性。

所测量的参数通常表示为：颜色、浊度、PH、比重、蛋白质、葡萄糖、胆红素、尿胆素原、酮体、血红蛋白、亚硝酸盐和白血球。

通过浸渍(通常持续若干秒)来实现条带的底物和尿液样品的直接接触，并且接下来的反应读取时间在60”和120”之间。超出这些值，则不能对反应进行恰当解释。

在采用手动方法的情况下，由进行检查的操作者根据每个特定分析物的参考色阶比较加亮的颜色。

在后一种情况下，该过程包括由操作者执行的下列操作步骤：

1.将条带完全浸渍到适当混合的尿样中若干秒钟；

2.随后取出条带，并且去除所有过剩的尿液残留物；

3.必须确保尿样与条带的反应垫之间的接触时间，通常在60”和120”之间。

4.将所生成的颜色与每种分析物特有的色标在视觉上进行比较，色标通常连同包含条带的包装一起由供应商提供。

操作不正确或操作不当很容易导致分析错误，最常见的错误是：

·在浸没条带前，如果样品没有正确混合，会低估红细胞和白细胞的存在，因为这些细胞元素倾向于通过重力落到试管底部。

·没有从条带上进而从反应垫上除去多余的尿，可能导致尿液扩散到较近的反应垫，从而产生颜色变化，导致出现不准确的结果。出于这种原因，建议在条带的边缘使用吸收纸，以去除多余的尿液。

使用自动分析仪，用适当的取样针从放置于合适的样品架上的原始尿样中取出少量尿液，然后分配到之前放置在分析仪内的条带的反应底物上。通过具有LED技术的自动读取器对放置在条带上的反应垫进行比色读数，并且结果表示为国际验证的单位。取决于所发现的分析物/参数的性质和量，颜色变化的读数根据预定的色标在特定波长处发生。结果以定性或半定量的方式表示。

目前，在自动模式中，对于确定上述化学-物理性质，需要存在专用于此目的的硬件和软件，其可操作地与其他不同的仪器(也是硬件和软件两者)相连，这些仪器适于进行如上所述的尿沉淀的检测。

现在，各种类型的容器可用于实验室诊断，这些容器能够收集尿液样品并在同一容器内确定各种参数和/或分析物。

它们中的大多数用于进行检测尿分解代谢物的筛选测试，这是由所谓的滥用药物的假设引起的。越来越多的药物使用使得体育、政府和卫生机构或组织应用越来越严格的方案来控制和防止这种现象的蔓延，此外还有工作场所和公共秩序的明显的安全原因，特别是在犯罪事件和/或道路交通事故的情况下。由于这些原因，这类装置包含若干密封系统和安全措施，旨在避免尿样的意外泄漏或篡改，例如它们的替换和掺假，在一些情况下，具有盖子不完全关闭的视觉和声音指示。

在这些情况下，鉴于所寻找的物质的特定类型学，所使用的分析方法不是比色的(与本发明提供的正相反)，而是使用免疫测试(免疫测定)的经典原理，其中少量尿液样品，通过毛细管作用被反应条吸收，引起抗原/抗体复合物的形成和在“测试”位置存在或不存在线性反应带，这取决于所述方法是否利用竞争性结合以及该反应的特定对照带。从这种类型的测试给出的信息仅是定性的，因为其仅通过操作者的评估来提供阴性/阳性的结果，操作者自己可能能够存储图像。操作者对结果的评价必须在预定的时间范围内完成，该时间范围与提供给比色反应的时间范围不同并通常包括5至10分钟，从样品被反应性条带吸收的时刻开始算起：否则即认为测试结果是无法解释的。在任何情况下，绝不可能随后处理测试之后剩余的尿液使之用于尿沉淀的检测(与本发明所提供的相反)，而仅可用于可能的后续确认测试，该确认测试仅与滥用药物相关。

用与所寻找物质的代谢物相对应的简单字母代码来识别条带和相应的分析物，在手动读取检测到的分析物期间仅由操作者使用。

在目标领域由化学－物理参数和尿沉淀的确定来表示的情况下，几乎所有现有的容器都需要将一定量的尿样取出到用于收集的容器之外：用该方式，仅在试管外进行参数的评价，对于手动和自动模式均如此。在后一种模式下，将预定量的尿液通过分配装置传送，随后读取在之前处理并放置在自动仪器内的条带上的反应。

然而，即使当提出用于尿液收集的容器具有组装在内部的反应性条带时，相关的操作程序要求在将尿液初始收集到初级管中之后在容器内手动转移样品，从而这将具有一个开放的系统，以及只有操作者手动模式读取结果。只有在总是以手动模式使用光学显微镜进行检测时，尿残留物仍然可用于尿沉淀的读取。

在任何情况下，在那些已知容器中，没有尿液容器允许通过自动分析仪对物理和化学参数以及尿沉淀进行全面的检测，这或者是由于这些容器完全不适于该目的，或者是由于在常用的标准容器的情况下，只有在预定量的尿被适当地放置在仪器内并在没有固定到容器本身的隔室中进行分析的条件下。相反，使用本发明的装置，尿样的化学和物理参数的自动化处理发生在容器本身的结构内部的分析区域中，其结果可有效地用于分析仪的评估，而不涉及对外部的反应性条带上的样品处理的上述步骤。

发明的简要说明

本发明的目的在于改进自动模式下尿的标准检测的分析操作，而且在手动方法的情况下克服了上述困难和问题，这通过以下两种途径实现：通过采用了一种容器，该容器在其自身的结构中设有单独的(individual)反应垫，所述反应垫可检测如前文所述的(多种)参数，如权利要求1所限定；通过原创性的程序步骤，这些步骤在下文中有更好的描述并限定在权利要求12中。

本发明的其它特征在相应的从属权利要求中进行限定。

与已知程序的操作特性相比，本发明带来了许多明显的优点，使得尿诊断涉及的化学和物理参数的多参数分析功能更强。

具体地，已知的程序显示：在手动模式下，由于将多参数条带浸入尿液中而发生反应，尿液与每个反应垫同时接触而不是标准化的接触；在自动模式下，通过校准的尖端自动地将尿液分配到条带上。在手动和自动模式下，多参数条带均不与收集了待测尿样的标准容器集成为一体。

本发明提供单独的单反应垫(individual single-reaction pads)，这些单反应垫集成在装置本身内并与装置本身统一为一体，反应垫与标准量的尿液接触，根据检测到的分析物/参数的浓度显示特定的比色反应。

每个垫的位置不限于任何特定方向，而是仅限于装置内部可用的空间，以任何方式保持反应性底物的吸入模式不变。

垫的吸入通过在适当校准的反应表面上与尿液样品的直接接触而发生，以避免出现与过量尿液接触相关的假象。

此外，通过组装和使用单反应垫，本发明所述的容器不需要医疗保健操作者的任何手动干预。在装置以手动模式使用的情况下，唯一需要的操作者干预(但仍然处于封闭系统中且没有任何尿液外溢)是通过适当的封闭帽刺穿装置本身内的隔膜。此外，本发明的装置有利地提供了真空抽吸系统，以便在封闭模式下收集适当量的尿，并且没有外部污染的可能性。

在容器结构方面，本发明装置的构造意味着：

i)在全自动分析仪器上使用本发明容器的可能性，从而可以进行标准和全面的尿液检测，

ii)可能不必使用当前现代自动分析仪所配备的更大部分的硬件和软件，

iii)可加速常规操作，

iv)消除了与自动分析仪内部的反应性条带的容纳和处理相关的问题，以及要将它们单独抛置的问题。

具体地，与已知的程序不同，由于下面列出的独特的鲜明的特征，本发明通常适用于自动化分析仪：

a)容器的标准尺寸，使其可被容纳在自动分析仪上常规使用的样品架上；

b)在装置内存在预校准的真空，适于从收集样品的初级容器抽取(recall)正确和最佳量的尿液；

c)存在可刺穿和可再封闭的封闭物，适于通过针/尖端以自动模式取样；

d)保证尿样和比色反应垫的适当反应时间，通过使用容器内部的分离隔膜，本发明创新性的程序使得所述反应时间标准化、独立于操作者、并且可控；

e)反应垫曝光模式，适于通过集成光学传感器自动读取的；

f)通过条形码来标识反应垫，适于通过集成在自动化分析仪中的光学读取器进行自动识别；

g)存在开始和结束自动读取的斑点，以及用于技术错误和/或读数失误(reading artifacts)的信号。

具体地，特征d)是绝对必要的，并且完全满足自动分析仪所需的质量标准。

该容器不需抽取特定量的尿液以通过自动化分析仪对这些测试进行外部处理，也不需要对尿液样品上的反应性条带进行手动吸入。此外，在手动模式下，不需要打开装置以便允许与常规反应条带的接触，因而减少了生物污染的相关风险。

本发明的目的之一还在于不再需要使用专用于尿的物理-化学分析的仪器，不管是集成的还是单独的仪器，而是仅仅需要一个颜色反应的LED读取器，该读取器能够容易地放置在用于尿沉淀检测的特定分析仪上。

因此，考虑到生产率的提高和使用的简便性，分析仪的污染程度的降低以及与分析仪的生产、供应、维护和服务相关的成本的急剧降低，该设备的操作优点是既经济又可操作。

发明详述

本发明产生的优点，连同给定装置的使用特性和条件一起，从适于上述目的并涉及本发明实施方式的下文详述中将会变得清楚，这些详细描述是出于说明性而非限制性目的。

我们将引用附图中的图片，其中：

·图1是本发明实施方式所述的容器的透视图；

·图2A，2B和2C显示了(作为实例)本发明所述的容器的实施方式的可能变型；

·图3A至3D显示了如何使用本发明的其他实施方式中的容器；

·图3E和3F显示了本发明的用于容器的分离隔膜的可能实施方式；

·图4A和4B显示了本发明的其他实施方式所述的容器；

·图5A和5B显示了本发明的其他实施方式所述的容器；

·图6A和6B显示了(作为实例)本发明的反应垫的可能形式。

下面将参考上述附图描述本发明。

关于图1，其显示了根据本发明的一个实施方式的尿样容器。

对本说明书的目的而言，容器1将总是被描述为试管，因此其具有主体2，主体2具有长形的管状形状，并且主体包括尿液材料的容纳区域9，在其上端具有开口3，在下面具有读取区域5，读取区域5中分配有一个或多个反应垫。

所述容器在其内部包括预校准的真空，其与容纳区域相联通，以便有效地响应于通常的安全要求。

然而，必须明确的是，试管的这种管状形状不是本发明的限制性特征。实际上可能存在对应于相同发明概念的其他形式。

容器包括封闭元件4，其以可移除的方式密封开口3。封闭元件4可以通过螺钉系统、压力或其它等效系统施加到容器上。封闭元件4将必须由采样器/混合器针20可刺穿的材料制成，并且即使在所述针20从元件4溢出之后，也必须确保与外部环境的紧密性。

正如已经指出的，本发明的容器1提供了读取区域5。该读取区域5容纳了一个或多个反应垫6，其集成于主体2的内壁。

每个反应垫能够吸收流体并且产生对于各个目标分析物和/或检测具有特异性的比色反应。

这种实现的优点之一是不再需要获取和携带各种量的尿液到装置外部以在特定的自动化分析仪上进行生化反应。

为了实现反应垫和特异性的用于待确定的不同分析物和/或参数的反应性组分，参见以下描述。

下面的图2A至2C描述了与容器内壁上的反应垫6的分配模式相关的几个变型，与读取区域相联通。

具体地，第一种可能性在图2A中示出，其中反应垫(其中的一个或多个)基于条带7，然后条带7被固定于主体的内壁，与读取区域5相联通。

有利地，该条带7由非吸收性材料制成，以便不干扰反应垫的吸入。此外，可以有利地使一个反应垫和其他反应垫之间的空间是不透明的，以便在结果的比色读取期间减少或消除可能的干扰。

在图2B中示出了另一变型，其中主体的内壁具有凹部，该凹部适于沿着条带7区域的整个厚度包含条带7区域。

图2C示出了另一种变型，其中对于每个反应垫，主体的内壁具有适于容纳反应垫的整个厚度的相应凹部区域。

图2B和2C所示的实施方式(特别是关于凹部的存在)的优点在于，反应垫被放置得更加稳定，反应垫被限制在特定的壳体(housing)内，以避免反应垫在试管本身中的粘附和/或焊接中的任何缺陷。

在上述的所有情况下，不同反应垫之间的主体区域不透明是有利的，以便在结果的比色读取期间减少或消除可能的干扰。

根据本发明可能的实施方式，在每个单独的反应垫的后部，在面向容器内部的一侧，可以有利地设置绝缘保护膜30，其具有校准孔31以允许与正确的尿量相接触，从而避免反应垫过度吸收相同的尿。

这种类型的分析的一个关键方面肯定是反应时间，正如已经说明的，反应时间特别短(60”-120”)。

因此，在已知的程序中，尿液收集应当在合适的容器中进行，并且随后发生特异性的比色反应，或者在手动将条带插入尿样中之后，或者在将自动抽取的少量尿液分布到其他反应元件(其在含有样品的装置之外)上之后。

根据本发明的一个实施方式，本发明还针对并且解决了这个问题。

具体地，图3A至3D涉及该实施方式。

关于图3A，容器1可以包括位于容纳区域和读取区域之间的不可渗透并且可刺穿的分离隔膜10。

隔膜10是一个分离表面，其可将试管本身的内部分成两个独立的隔室：收集或容纳隔室9和读取区域5。

隔室9被设计用于初始收集待分析的尿液，尿液不与位于读取区域5中的反应垫接触。

当然，可以认为隔膜10将由合适的材料制成，以免污染可能的生物基质。

例如，所述的分离隔膜可完全以铝片的形式制成，易于钻孔。

或者，如图3E和3F所示，所述的分离隔膜可包括塑料材料的周边区域11和由铝制成并可刺穿的中心区域(12)。

如图3B所示，在自动分析仪上使用容器1时，可以使用针20(取样器和混合器)来穿透封闭元件4并混合存在于容纳区域9中的尿液。

然后，通过取样针20抽出预定量的尿，这可以专用于尿沉淀的读取。

随后，如图3C所示，总是通过取样针20，可以进行隔膜10的穿孔。

如图3B所示，可用针状取样器20或任何其他的等效装置钻孔分析仪内的此类表面。

钻孔隔膜10之后使得尿液在试管的读取区域内流动，以浸泡反应垫，并且因此在正确的时间内产生比色反应(图3D)。

正如已经指出的，本发明的容器并不完全必须以典型试管的形式存在。

具体地，容器可以不具有用于其整个或部分高度的精确的圆柱形形状。例如，壁的一些部分可以是平的，使得分析仪的传感器能够更好地读取来自反应垫的比色反应。

因此，可以为试管或其部分提供具有不同截面的形状。

基于反应垫的位置和试管的构造，在分析仪读取期间可以提供试管本身的自动旋转。

图4A和4B示例性地示出了本发明所述容器的可能形状。

在这种情况下，所述容器具有管状形状，在横截面中，具有两个相对的平的面15,16。

在这些面的每一个面上，反应垫6的放置如上所述。

然而，图5A和5B涉及具有单个的平的面17的试管的实施方式，其中所述反应垫例如被放置两列。

有利地，对于迄今为止所描述的每个实施方式，每个反应垫与非字母数字的识别条形码相关联，所述识别条形码与由其确定的相应分析物相关。

图6A和6B涉及与反应垫相关联的识别码的可能实施方式。

具体地，每个试剂垫可以在顶部或底部标记有可以由自动传感器检测的垫本身和/或单反应的识别码(例如条形码或QR码)。

识别码可以与每个反应垫共同组装制得，或在试管内的粘附条带上制备代码，由此使得每个识别码与单个参考垫相匹配。

应该考虑的是，反应垫的形状可以根据容器的具体实施方式而不同(正方形，圆形，矩形等)，以便壳体内的稳定性更好，并且得到最优的传感器读取表面。

作为示例，图6B示出了正方形反应垫，其中相关联的条形码正好与四个边中的一个边相邻。

此外，根据可能的替代实施方式，可以设想，一个或多个反应垫具有反应性对照垫的功能，以在自动读取期间用作测量参考。

该点具有指示的任务，而比色范围的颜色变化超过最大容许的值，反应垫和尿之间的接触时间过度延长，因此试管的自动读取(或分析仪后段可能的重读)将是错误的，从而不可能进行验证。

有利地，它可以插入管的内部，甚至是能够检测干扰光学读数指数的斑点。

此外，可以插入指示自动读取的开始和结束的代码21,22。

为了完整性，仅作为示例，下面简要描述确定所用底物和尿液中所测试的主要参数之间的反应的一般化学原理：

胆红素

在酸性环境中，胆红素与重氮盐偶联产生红色偶氮着色剂。

在颜色范围中，报告以下值：0(阴性)，1(+)，2(++)，4(+++)mg/dl或resp.0(阴性)，17(+)，35(++)，70(+++)μmol/l。

胆红素的浓度从0.5-1mg/dl开始报告。

蛋白质

该测试基于pH指示剂的蛋白质误差的原理。该测试主要与白蛋白反应。

在颜色范围内，报告下述白蛋白浓度：阴性，30,100和500mg/dl和resp.阴性，0.3,1.0和5.0g/l。白蛋白的浓度从约15mg/dl开始报告。

血液(血红蛋白)

在有机过氧化氢和色原体的存在下，血红蛋白和肌红蛋白发生过氧化物酶反应产生绿色。反应区中的色斑指征完整的红细胞，而血红蛋白和肌红蛋白产生均匀的绿色。

在颜色范围内，报告以下值：0(阴性)，ca.5-10，ca.50，ca.300红细胞/μL。

从约5个红细胞/μL开始报告浓度。

葡萄糖

该试验基于葡萄糖氧化酶/过氧化物酶的特异性反应。

在颜色范围内，报告以下值：正常，50,100,250,500和1000mg/dl。葡萄糖浓度从40mg/dl开始报告。

酮体

在碱性溶液中，乙酰乙酸和丙酮与硝普化钠反应，得到紫色的化合物(莱加尔试验)。

在颜色范围内，报告以下的乙酰乙酸浓度：0(阴性)，25(+)，100(++)和300(+++)mg/dl resp.0(阴性)，2.5(+)，10(++)和30(+++)μmol/l。

尿胆素原

该测试基于尿胆素原与稳定的重氮盐反应，产生红色偶氮着色剂。

在颜色范围内，报告尿胆素原的以下浓度：正常，2,4,8,12mg/dl和resp.正常，35,70.140,200μmol/l。

白血球

粒性白细胞酯酶解离碳酸杂环的酯。该片段与重氮盐反应并产生紫色。

在颜色范围内，报告以下值：0(阴性)，ca.25，ca.75，ca.500白血球/μL。从30 10-20个白血球/μL开始报告浓度。

亚硝酸盐

该试验基于Griess反应的原理。任何粉红色都被解释为阳性结果，表明尿中存在105个有机体/ml。从0.05-0.1mg/dl开始报告亚硝酸盐的浓度。

PH

该测试包含混合指示剂，可在pH5－9的值内清楚地区分从橙色到黄色和青色的颜色变化。

在颜色变化的范围内，报告以下pH值：5,6,7,8,9。

比重/密度

该测试基于试剂从蓝绿色到黄绿色的颜色变化，这取决于尿中离子组分的浓度。该测试能够确定的比重的值在1.000和1.030之间。

在颜色范围内报告以下浓度：1.000、1.005、1,010、1,020、1,025和1,030。

上述每个参数对应于反应垫的不同组成。

因此，对于上述参数，底物的反应性组分可以是：

·抗坏血酸：2,6-二氯酚靛酚(0.7％)

·胆红素：重氮盐3.1％

·血液：四甲基联苯胺二盐酸盐2.0％，异丙苯(isopropilbenzolo)，过氧化氢21.0％

·葡萄糖：葡萄糖氧化酶2.1％，过氧化物酶0.9％，邻联甲苯胺盐酸盐5％

·酮体：硝普化钠2％

·白细胞：碳酸酯0.4％，重氮盐0.2％

·亚硝酸盐：四氢苯醌-3-醇(tetraidrobenzochinolin-3-ol)，1.5％，磺胺酸1.9％

·PH：甲基红2.0％，溴麝香草酚蓝10.0％

·蛋白：四溴酚蓝0.2％

·比重：溴麝香草酚蓝2.8％

·尿胆素原：重氮盐3.6％

本发明已经参照其优选实施方式进行了描述。需提及的是，在这里作为示例描述的实施方式所实现的技术方案，彼此之间可以有利地，不同地进行组合，以得到具有相同发明核心的其他实施方式，并全都落入以下权利要求的保护范围内。

具体地，在本发明的设计和实施中所使用的材料、方法和技术可以由个体制造公司基于其特定的技术诀窍、技术和操作来实现，导致任何情况下作为本文所表达的内容的一部分，总是包含在本发明所要求保护的范围中。