血液采集装置、系统及其方法与流程

本发明涉及血液采集及递送系统，尤其是实施血液采集同时防止血液凝固的系统。

背景技术：

当前，已有许多用于从人体采集血液的方法。其中之一是使用针筒抽血。然而，此常用方法有一些缺陷。举例而言，由于可能造成意外伤害，对于未经训练的人员而言，使用针筒采集血液是具有高风险的。再者，在一些极端条件下，例如，在微重力环境中，并不适合使用传统针筒抽血。

此外，由于对指尖血液的诊断需求，通常利用多种既有手段来递送指尖血液。递送指尖血液的主要挑战之一是，指尖血液的量一般太少而无法递送。毛细管最常被用于指尖血液递送。即便如此，当需要更多的指尖血液时，将消耗更多的毛细管。此外，由于毛细管一般易碎，其可能在递送过程中被损毁而造成样本污染。

尽管既有方法业已作为用于血液采集的替代方案，一种能使任何人于任何地点，特别是在具有微重力的太空中心，进行抽血的易使用装置是令人向往的。此外，一种更加可靠的血液处理机构可用于将指尖血液递送至检测位置是令人满意的。

技术实现要素：

本发明提供一种用于采集血液样本的装置，其包含毛细管及负压环境，该毛细管借由与穿刺部位的血滴接触，以破坏该血滴的表面张力而避免血液凝固，从而可连续抽血。该负压环境促进该穿刺部位流血，故可于短时间内采集充分体积的血液样本。

根据本发明的一方面，提供一种用于采集血液样本的装置，该装置包含采集单元，其包含用于接收血液样本的顶窗、顶部表面、以及与该顶窗连通的通道；至少一毛细管，其具有邻近于该顶窗的顶端；真空连接器，其自该采集单元延伸且连通于该通道，以借由从该通道移除空气而提供负压；以及，储存单元，其设置于该采集单元下方以用于储存该血液样本；其中，该至少一毛细管的顶端与该采集单元的该顶部表面之间的距离范围为1.0毫米(mm)至5.0毫米(mm)。

本发明的另一方面是一种用于采集血液样本的系统。该系统包含卡匣及基座。该卡匣包含采集单元及储存单元，而该基座包含压力控制单元。该采集单元包含用于接收血液样本的顶窗、顶部表面、与该顶窗连通的通道、具有邻近于该顶窗的顶端的至少一毛细管、以及自该采集单元延伸且连通于该通道的真空连接器。该至少一毛细管的该顶端与该采集单元的该顶部表面之间的距离范围为1.0毫米(mm)至5.0毫米(mm)。该储存单元设置于该采集单元下方以用于储存该血液样本。该压力控制单元包含通气单元及真空单元，用于在该通道内产生交替性负压。

此外，本发明进一步提供一种用于采集血液样本的方法，包含：设置采集单元，其具有用于容纳穿刺部位的顶窗、顶部表面、及连通于该顶窗的通道；设置至少一毛细管于该采集单元内，该至少一毛细管具有邻近于该顶窗的顶端，用于引导来自该穿刺部位的血滴流至该至少一毛细管内部或沿着该至少一毛细管流动，其中，该至少一毛细管的该顶端与该采集单元的该顶部表面之间的距离范围为1.0毫米(mm)至5.0毫米(mm)；通过真空连接器自该通道移除空气，以于该通道内产生负压，以及，将该血液样本储存在设置于该采集单元下方的储存单元内。

本发明的装置、系统及方法的这些及其它特征及优点关于本发明的例示性实施例而揭示于下。

附图说明

图1是说明本发明可于任何地点由任何人在各种条件下轻易地使用的概念图；

图2是说明根据本发明的实施例1的用于采集血液样本的装置；

图3是说明沿着图2的线a-a’的该装置的等角视图；

图4是说明根据本发明的实施例1的装置的操作的横截面图；

图5a至5g是说明根据本发明的实施例2的用于采集血液样本的装置的横截面图；

图6是说明根据本发明的实施例3的用于采集血液样本的装置的等角视图；

图7是说明根据本发明的实施例4的用于采集血液样本的装置的局部透视图；

图8是说明根据本发明的实施例5的用于采集血液样本的装置的横截面图；

图9是说明用于采集血液样本的系统的功能方块图；

图10是说明根据本发明的实施例6的用于采集血液样本的系统的横截面图；以及

图11是说明根据本发明的实施例7的用于采集血液样本的系统的横截面图。

符号说明

1采集单元11支持件

12真空连接器122隔板

13漏斗结构131间隙

14毛细管15垫体

16顶窗162顶部表面

164底窗17通气连接器

18通道2储存单元

21传感器22储存通道

24针筒状储存单元241帽盖

242筒身243塞子

244吸收性材料3压力控制单元

31真空单元32通气单元

4基座41控制器

42电源43穿刺机构

44压缩单元441通路

442气囊5血液样本、血滴

6卡匣

a顶部表面与至少一毛细管的顶端间的距离。

具体实施方式

提供下列具体实施例以说明本发明，该领域技术人员于阅读本说明书的发明后可明显地理解其优点及功效。

应理解，于本说明书及附随图式中所描述的结构、比例、尺寸等仅揭露以配合本说明书的内容，以使该领域技术人员容易理解及阅读，而非意图将本发明限制于特定条件之中，亦不具有技术上的实质意向。对该结构的任何修饰、比例关系的改变、或尺寸的调整应包含于本说明书的揭露范畴内而不影响本说明书的可生产效能及可达成目标。相对关系的改变或调整而未实质上改变技术内容，亦应认定为落入本发明可实施的范畴内。

图1所示为本发明的用途的概念图。本发明可于任何地点由任何人在各种条件下轻易地使用。举例而言，本发明可让战场上的士兵用于采集血液样本(5)，以确认士兵是否受到生化攻击，或让宇航员在微重力环境中使用。此外，本发明可用于采集身处于远离医疗机构的区域内的患者的血液样本(5)以进行及时诊断。此外，本发明也可用于居家照护及实验室使用等多种目的。

图2及图3示意血液采集装置的实施例1。用于采集血液样本(5)的该装置包含采集单元(1)及设置于该采集单元(1)下方的储存单元(2)。该采集单元(1)的结构包含顶窗(16)、底窗(164)、及连通于与该顶窗(16)及该底窗(164)的通道(18)。该采集单元(1)具有置于该采集单元(1)内的毛细管(14)、以及从该采集单元(1)朝外延伸的真空连接器(12)。该采集单元(1)进一步包含支持件(11)，其形成于该通道(18)的中心用以支持该毛细管(14)沿着该通道(18)的方向延伸。该采集单元(1)进一步包含位于该通道(18)内的漏斗结构(13)，其用于将该血液样本(5)导入该储存单元(2)。该漏斗结构(13)与该毛细管(14)之间设置有间隙(131)。本实施例中的该储存单元(2)为安装于该采集单元(1)的该底窗(164)的可拆卸式筒状容器，用于储存该血液样本(5)。于此，该储存单元(2)包含管状、罐状、瓶状、类似物或其任意组合。值得注意地，吸收性材料(244，见图10)可放置于该储存单元(2)内部以吸收所采集的该血液样本(5)。

图4中，手指经穿刺并置于该采集单元(1)的该顶窗(16)上。手指的穿刺部位可对准于该毛细管(14)的顶端，使得血滴(5)可轻易地从该穿刺部位释放。弹性垫体(15)经适配而装配于该采集单元(1)的顶部表面(162)上以提供气密条件以确保该通道(18)内负压环境的产生。该垫体(15)亦可为加热器或其类似物，以借由维持该穿刺部位的位置温暖而增加血流。值得注意地，于多种负压下，经穿刺的指腹会部分地进入该顶窗(16)内。此外，该毛细管(14)的顶端与该采集单元(1)的顶部表面(162)之间的距离(a)范围在1.0毫米(mm)至5.0毫米(mm)内，优选1.5毫米(mm)至4.5毫米(mm)，更优选2.0毫米(mm)至4.0毫米(mm)。其中，所建议的该距离(a)确保该血滴(5)接触该毛细管(14)的顶端以更佳地释放该血滴(5)。详而言之，当血滴(5)接触该毛细管(14)的顶端，血滴(5)的表面张力会被破坏从而使该血液(5)于该毛细管(14)内或沿着该毛细管(14)流入该储存单元(2)。而血滴(5)若落入漏斗结构(13)中，该血滴(5)仍可借由该毛细管(14)与该漏斗结构(13)之间的该间隙(131)流入该储存单元(2)。该真空连接器(12)连接至压力控制单元(3)(示意于图9中)用于自该通道(18)移除空气，以在该通道(18)内产生预设的交替性负压。基于我们的观察，交替性负压将会促进从穿刺部位抽取指尖血液。此外，在实施例1中的该储存单元(2)可拆卸，用于递送所采集的血液样本(5)以用于后续检查。

图5a示意本发明的实施例2，其中，为了容易地递送并分配所采集的血液样本(5)，储存单元(2)(见图4)可变形为具有帽盖(241)及筒身(242)的针筒状储存单元(24)。图5b及图5c示意该实施例2的另一变体。该针筒状储存单元(24)进一步包含用于栓塞该筒身(242)的开口的弹性塞子(243)，以避免该筒身(242)内的该血液样本(5)被污染。在移除该帽盖(241)后，可将可变形的塞子(243)压入该筒身(242)内，以便于分配该筒身(242)内的该血液样本(5)。此外，图5d及图5e中示意的该帽盖(241)可用作塞入该筒身(242)内的柱塞，以进一步压抵该塞子(243)。图5f及图5g中，吸收性材料(244)放置于该筒身(242)内部以吸收所采集的血液样本(5)。

图6示意本发明的实施例3。因此，简洁起见，该实施例3中与实施例1中相似的元件及效果被省略，而仅揭示不同的部分。本实施例中，漏斗结构(13，见图3)被略去，且提供两个支持件(11)来保持毛细管(14)。通道(18)内设计的隔板(122)用以避免所采集的血液样本(5)经由真空连接器(12)而流向压力控制单元(3，见图9)。

图7示意本发明的实施例4。单一的毛细管(14)经替换为多个毛细管(14)以形成毛细管(14)束。支持件(11)保持该毛细管(14)束。通道(18)借由该支持件(11)而区分为上部及下部。该支持件可替换为漏斗结构(13，示意于图3中)或类似物。该上部与下部通过该毛细管(14)束连通。真空连接器(12)与该通道(18)的下部连通，同时，通气连接器(17)与该通道(18)的上部连通。该真空连接器(12)与该通气连接器(17)两者皆连接至压力控制单元(3，示意于图9中)，该压力控制单元(3)包含真空单元(31)及通气单元(32)(见图9)。该真空单元(31)包含泵或其它机构，而该通气单元(32)包含阀或其它机构。当该真空单元(31)通过该真空连接器(12)移除空气时，该通气单元(32)经切换以在该通道(18)内部产生交替性负压环境。详而言之，交替切换该通气单元(32)以控制空气流入该通道(18)的该上部，故被保留在该毛细管(14)束中的血液样本(5)借由该上部与下部之间的压力差而被驱使至储存单元(2)。

图8中例示性说明本发明的实施例5。因此，简洁起见，该实施例5中与实施例1(图2至图4)中相似的元件及效果被省略，而仅揭示不同的部分。图8中，采集单元(1)与储存单元(2)整合于一个卡匣(6)内。本实施例(图8)的该采集单元(1)可变形为实施例3(图6)的采集单元(1)、实施例4(图7)的采集单元、类似物、或其任意组合。再者，本实施例的该储存单元(2)，不可自该采集单元(1)拆卸，其包含储存通道(22)、储存槽、吸收性材料(244，见图10)、类似物、或其任意组合。

图9示意血液采集系统的功能方块图，而图10示意该系统的实施例6。该系统包含卡匣(6)及基座(4)(dockingstation)。该卡匣(6)包含采集单元(1)及储存单元(2)，其皆可自该基座(4)移除。本实施例的该采集单元(1)及该储存单元(2)可变形为如图2至图7中示意的实施例、类似物、或其任意组合。该采集单元(1)包含至少一毛细管(14)、真空连接器(12)、及垫体(15)。此外，该采集单元(1)进一步包含设置于邻近顶窗(16)的穿刺机构(43)，其中，该穿刺机构(43)包含用于穿刺手指的伸缩式尖端。再者，该储存单元(2)可自该采集单元(1)拆卸。该储存单元(2)包含管状、罐状、瓶状、针筒状储存单元(24)、类似物、或其任意组合。广泛地，吸收性材料(244)置于该储存单元(2)内部以吸收所采集的血液样本(5)。

该基座(4)包含压力控制单元(3)。包含真空单元(31)及通气单元(32)的该压力控制单元(3)与真空连接器(12)及通气连接器(17)两者连通，以产生交替性负压。于此，该真空单元(31)可为用于移除通道(18)中的空气的泵或类似物。该通气单元(32)可为阀或类似物。

该基座(4)进一步包含控制器(41)及电源(42)。该控制器(41)用来控制血液采集系统中的全部电子元件，特别是控制该压力控制单元(3)以在该通道(18)内产生交替性负压。

此外，基座(4)进一步包含至少一个传感器(21)以检测所采集的血液样本(5)的体积。该传感器(21)可为光学传感器、超声波传感器、湿度传感器、阻抗传感器、电容传感器、重量传感器、或所需任何可行的传感器。当该传感器(21)检测到充分体积的被采集的血液样本(5)时，会关闭压力控制单元(3)以停止在通道(18)内部产生负压。

广泛地，该基座(4)进一步包含压缩单元(44)，用于挤压指尖以自穿刺部位取得该血液样本(5)(图10)。该压缩单元(44)包括位于采集单元(1)上方用以置放手指的通路(441)。该压缩单元(44)亦包括沿着通路(441)配置的多个气囊(442)。该气囊(442)连接至压力控制单元(3)，故该气囊(442)将会被充气以压紧手指，从而加速自该穿刺部位的流血。该气囊(442)可替换为，例如但不限于，偏心齿轮、充气袋、或指夹。

图11示意实施例7，血液采集系统的变体。因此，简洁起见，该实施例7中与实施例6(示意于图10中)中相似的元件及效果被省略，而仅揭示不同的部分。本实施例中，采集单元(1)与储存单元(2)不可分离。该储存单元(2)包含储存通道(22)、储存槽、吸收性材料(244)、类似物、或其任意组合。此外，至少一个传感器(21)被安装于卡匣(6)内邻近储存单元(2)处，用来检测所采集的血液样本(5)的体积。

此外，本发明的用于采集血液样本(5)的方法如下所述。该方法包括：

借由穿刺机构(43)(见图10)或传统采血针于指腹上造成穿刺部位；

设置顶窗(16)用于容纳该穿刺部位；

设置垫体(15)，以提供手指与采集单元(1)之间的紧密接触、或加热该穿刺部位的位置；

于该采集单元(1)内设置至少一毛细管(14)，该毛细管具有邻近该采集单元(1)的该顶窗(16)的顶端，使得来自该穿刺部位的血滴(5)流至该至少一毛细管(14)的内部或沿着该至少一毛细管(14)流动，其中，该至少一毛细管(14)的该顶端与该采集单元(1)的顶部表面(162)之间的距离(a，见图4)范围为1.0毫米(mm)至5.0毫米(mm)，优选1.5毫米(mm)至4.5毫米(mm)，更优选2.0毫米(mm)至4.0毫米(mm)；

通过连接至压力控制单元(3)的真空连接器(12)自通道(18)移除空气以于该通道(18)(见图10)内产生负压；

经与通气连接器(17)配合，前述负压进一步被控制而产生交替性负压，于此，该交替性负压的范围为-10千帕(kpa)至-80千帕(kpa)，优选-20千帕(kpa)至-60千帕(kpa)，更优选-40千帕(kpa)至-50千帕(kpa)；

设置位于该采集单元(1)上方的压缩单元(44)，用于挤压指尖以自该穿刺部位取得血液(5)；

使用至少一传感器(21)结合控制负压以采集特定体积的该血液(5)，其中，所采集的该血液(5)的体积小于或等于l毫升(ml)；以及

将所采集的该血液(5)收集在储存单元(2)内，于此，该储存单元(2)(见图10及图11)中的该血液(5)可被递送用于多种应用。

本发明业经使用例示性实施例揭示，该等实施例例示性说明本发明的原理及功效，但非欲限制本发明。于不悖离本发明的精神及范畴的前提下，该领域技术人员可对本发明作出多种改变及修饰。因此，本发明的权利保护范畴、要求应列述于文本中。因此，本发明的范畴应由权利要求书所界定。