用于测量全血中血小板功能的电极组件的制作方法

交叉引用

本申请要求于2015年5月29日提交的美国临时专利申请no.62/168,717以及2015年9月24日提交的美国专利申请no.14/864,634的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

本发明主要涉及用于在血液中进行测量的装置，例如测量血小板功能或凝集，更具体地，涉及在用于测量血小板功能或凝集的装置中使用的电极组件。

背景技术：

血小板是在伤口愈合中起作用的一种血细胞。在损伤的愈合期间存在多个阶段，包括止血(即血液凝固)，在此期间血液中的血小板附着于或凝集在损伤部位。例如，附着的血小板经历各种变化以刺激凝血，包括变成不同的形状并释放促进凝血的化学信号。考虑到血小板对各种凝集试剂的已知正常反映，可以测试并观察血液中的血小板对那些凝集试剂的反应，以揭示人的血小板功能的紊乱、功能障碍和常态。一种用于测试血小板凝集的方法是阻抗法或阻抗集合度测定(aggregometry)法，其中抗凝血中的血小板在37℃的特定温度下在包括电极的比色皿或其他合适容器中被保持和搅拌。针对血小板和凝集试剂的各种混合物进行电极的两根导线之间的阻抗测量。针对阻抗方法而搭建的传统装置包括可以放置在包括血小板的比色皿中的电极组件，但是传统的电极组件具有各种限制。例如，传统的电极组件包括柔性的、非刚性的衬底以及最小限度地固定的导线，因此不允许导线在电极组件上相对于彼此放置方式以及导线相对于比色皿的放置方式的一致再现性，所述比色皿中放置用于测量的电极组件。此外，传统电极组件的信噪比一般。而且，传统的组件难以制造。

技术实现要素：

本文公开了一种血小板阻抗测量系统，其包括用于测量全血中血小板功能的电极组件。该系统包括容器、搅拌器(例如，搅拌棒)、电极组件和电极。容器足够大(例如，比阈值大小大)或具有足够大的开口(例如，比阈值截面积大)以容纳电极组件的一部分(例如电极部)、以保持合适的样品(例如用于阻抗测量的全血)。系统还可以包括一个或多个连接件，电极组件与容器在所述一个或多个连接件处耦接。例如，电极组件的衬底可以包括在衬底的任一侧上的耦接、连接或存在于容器边缘的插槽或突出部。电极组件包括用作基本刚性基体的衬底以及电极，电极可以包括两根导线。电极的一部分被暴露，使得当电极被放置在容纳在容器中的样品(例如全血)中时，暴露部分与样品接触，用于在血小板粘附到电极上时测量阻抗变化。导线可以附接到衬底的每一个端部，并且可以沿着衬底的一部分在凹槽内延伸，该部分可以包括开口区域，在开口区域中凹槽中的导线离开衬底，然后在衬底的端部再次进入衬底，以允许导线暴露于样品。开口区域可以包括支架，确保暴露的导线相对于彼此和相对于比色皿被保持在适当的位置中。

附图说明

图1是根据实施例的与用于测量全血中的血小板功能的电极组件一起使用的系统环境。

图2a示出了根据实施例的用于测量全血中的血小板功能的电极组件的衬底的第一层。

图2b示出了根据实施例的用于测量全血中的血小板功能的电极组件的衬底的第二层。

图2c示出了根据实施例的用于测量全血中的血小板功能的电极组件的衬底组件。

图2d示出了根据实施例的电极组件的部件，包括电极组件的衬底的第一层、电极组件的衬底的第二层以及包括两根导线的电极。

图2e示出了根据实施例的电极组件的经组装的部件的透视图，包括电极组件的衬底的第一层、电极组件的衬底的第二层以及包括两根导线的电极。

图2f示出了根据实施例的电极组件的经组装的部件的正视图，包括电极组件的衬底的第一层、电极组件的衬底的第二层以及包括两根导线的电极。

图2g示出了根据实施例的电极组件的经组装的部件的侧视图，包括电极组件的衬底的第一层、电极组件的衬底的第二层以及包括两根导线的电极。

图2h示出了根据实施例的具有单层衬底的电极组件的前透视图。

图2i示出了根据实施例的具有单层衬底的电极组件的侧视图。

图2j示出了根据实施例的具有单层衬底的电极组件的后视图。

图3示出了根据实施例的电极组件的支架的部件。

图4示出了根据实施例的传统电极组件设计的阻抗测量。

图5a示出了根据实施例的使用镀金导线的电极组件的阻抗测量。

图5b示出了根据实施例的使用镀银导线的电极组件的阻抗测量。

图5c示出了根据实施例的使用镀金导线和镀银导线的电极组件的阻抗测量。

图5d示出了根据实施例的使用两根镀钯导线的电极组件的阻抗测量。

仅用于说明的目的，附图描绘了本发明的各种实施例。本领域技术人员将从下面的讨论中容易地认识到，在不脱离本文描述的本发明的原理的情况下，可以采用本文示出的结构和方法的替代实施例。

具体实施方式

系统概述

图1是与用于测量全血中的血小板功能的电极组件130一起使用的血小板阻抗测量系统100。系统100包括容器110、搅拌器120、电极组件130和电极140。图1示出了实验设计，其中导线145a和145b悬空示出，但在商业设计中，导线145a和145b可以被包含在电极组件130中，如后面附图所示。图1示出了电极组件130设计的一个实施例，剩余附图示出了电极组件130设计的其他实施例。在一个实施例中，容器110是比色皿、测试试管、烧瓶、微量滴定板或其他合适的样品保持器，或者是足够大(例如，大于阈值大小)或具有大于阈值截面面积的直径、开口或截面面积的容器，以包含电极组件130的一部分(例如电极140)的截面面积，并且容纳用于阻抗测量的全血、生理盐水、一种或多种试剂、任何其他合适的样品、以及它们的任意组合。例如，样品可以包括50％的全血、50％的生理盐水和20μl的试剂。在一个实施例中，容器110容纳300μl或400μl的样品，但是可以容纳200μl到600μl的样品并且可以是透明的、稍微透明的或具有合适的观察窗口，使得容器110内的样品对容器110的使用者可见。搅拌器120可以是搅拌棒、旋转器或将容器110内的样品混合或搅拌的其他合适的旋转部。导线位于容器110(例如比色皿)中的相对于容器110的中心竖直轴“a”的偏离中心的位置处，使得导线被定位成垂直于围绕容器内部运动的血液的流动“f”。血液可以围绕比色皿容器的内部周长流动。距离“d”是导线和容器110的中心竖直轴之间的距离。

系统100还可以包括一个或多个连接件，例如150a和150b，电极组件130在连接件处与容器110连接或耦接。例如，电极组件130的衬底135可以包括衬底135的任一侧上的耦接至、连接至容器110的边缘或存在于容器110的边缘上的插槽或突出部，如图1所示的设计。也可以使用其他附接设计(例如将电极组件130扣合或耦接至容器110的边缘的扣合或锁定特征)。电极组件130包括用作基本上刚性的基体的衬底135以及电极140，电极140包括两个导线145a和145b或任何其他合适的、可以承担电力的连接件，如以下结合图2进一步所述。

电极组件

图2a和图2b示出了与图1所示的设计相比具有不同形状的电极组件130的另一实施例。图2a和图2b示出了没有导线145a和145b的电极组件130的衬底135。具体地，图2a和图2b分别示出了用于测量全血中血小板功能的电极组件130的衬底135的第一层210和第二层220。图2c示出了用于测量全血中血小板功能的电极组件130的衬底135组件，其中衬底135的第一层210和第二层220在电极组件130中结合。因此，电极组件130的衬底135用作基本上刚性的基体并且可以包括组合以形成基本上刚性的基体的多个层(例如，第一层210和第二层220)或者可以是单个层(见图2h至图2j)。衬底135可由刚性塑料或其他类似材料构成。

电极组件130的顶部230可以用作存在于、耦接至、或附接至容器110(例如比色皿)、或者可以以其他方式在血液样品的测量期间使组件130相对于容器110稳固的部分。该顶部230具有比底部235或臂的宽度或厚度更大的宽度，所述臂(例如沿着电极组件130的顶部230下方的其余部分)构成电极组件130的其余部分(在此处为底部235)。在一个实施例中，电极组件130从顶部230的顶处到底部235的底处为3cm至3.5cm长。在一个实施例中，顶部230本身可以是1.2cm至1.6cm宽(图2a中从左至右测量)以及0.6cm至1.2cm长(从顶部230本身的顶处至底处测量)，并且底部235可以是0.2cm至0.5cm宽(从左至右测量)以及1cm至3cm长(从顶至底测量)或任何合适的长度，以使得底部235适合放入容器110。此外，底部235附接至顶部230以使得底部235的底处的支架240的暴露的导线145a和145b位于容器110的中心和容器110的边缘之间。在另一实施例中，电极组件的底部的中心和电极组件的顶部的中心不相同，以使得底部的中心不与顶部的中心对齐。换句话说，底部相对于顶部是偏离中心的，或者离顶部中心具有阈值距离但平行于顶部中心。因此，在附图所示的实施例中，底部235在平行于导线145a和145b的暴露部分的竖直轴线处附接到顶部230。

在其他设计中也可以使用其他量度。例如，对于具有不同宽度的不同容器110或比色皿设计中的布置，顶部230可以更宽。类似地，对于具有不同高度的不同容器110或比色皿中的使用，底部235可以具有不同的长度。虽然未在图2a至图2c中示出，但是顶部230可以包括插槽或突出部或其他连接件，用于在使用期间连接或耦接至容器110的边缘。

如之前陈述的，电极140被包括在电极组件130中，其可以包括一个或多个凹槽260以引导电极140的导线145a和145b沿着电极组件130的底部235布置。可替代地，凹槽260可以是凸起的引导件或任何其他合适的指示器，以帮助对齐电极140的两根导线145a和145b。图2d示出了电极组件130，其包括衬底135的第一层210、衬底135的第二层220和电极140，电极140包括两根导线145a和145b。具体地，图2d示出了电极组件130的各个部件是如何接合在一起的，并且图2e、图2f和图2g分别示出了经组装的电极组件130的透视图、顶视图和侧视图。图2h至图2j示出了单层电极设计，分别包括前透视图、侧视图和后视图。

如之前所陈述的，电极140的导线145a和145b沿着凹槽260放置在衬底135的层(例如，第一层210)上，其可以在衬底135的第一层210上、第二层220上、或第一层210和第二层220两个层上。凹槽260的宽度对于电极140的导线145a和145b来说足够宽。例如，如果存在一个大凹槽260，那么凹槽的宽度至少比两根导线145a和145b的宽度更宽，使得在导线145a和145b之间存在空间。可替代地，如果存在用于两根导线145a和145b的两个凹槽260，那么凹槽260中的每一个至少具有电极140的导线145a和145b中的一个的宽度。导线145a和145b的宽度或直径可以是0.2mm至0.25mm或者在0.1mm至0.4mm范围内。在存在两个凹槽260的实施例中，两个凹槽260之间的距离在沿着电极组件130的底部235的每个点处都是相同的，如图2c所示，使得导线145a和145b基本上彼此平行并且沿着它们的长度彼此间隔开基本相等的距离。两根导线145a和145b之间沿着衬底135的底部235的长度的距离可以是0.25mm或者在0.1mm到1mm的范围内。

此外，为了确保导线145a和145b在距顶部230最远的底部235的基部处仍然是相同的距离，电极组件130还具有支架240，支架240具有开口以暴露电极140的一部分，并且支架240中的开口的长度可以是4mm长或者在2mm到6mm的范围内。因此，当电极组件130的电极140和底部235放置在全血中(例如，在容器110中)时，电极140的暴露部分与血液接触，并且当血小板粘附或凝集到电极140的暴露部分时可以测量血液中血小板的阻抗变化。电极140的衬底135内的一部分可以被密封在衬底135中，使得只有电极140的暴露部分与容器110中的样品接触。如前所述，由于凹槽260，导线145a和145b在电极140的暴露部分中的距离沿着导线145a和145b保持相同。换句话说，电极组件130的底部235包括支架240处的开口区域，其中一个或多个凹槽260中的电极140的导线145a和145b在支架240的顶部处离开衬底135，从而将导线145a和145b暴露于血液。然后，电极140的导线145a和145b在支架240的端部再次重新进入衬底135，并且支架240为导线145a和145b的暴露部分提供刚性。用于导线145a和145b的暴露部分的支架240的开口的底部距离容纳样品的容器110的底部为2mm至7mm。

结合图3更详细地描述支架240，在一个实施例中，支架240是c形、l形或弯曲部分，其保持并提供容纳在容器110中的血液样品中暴露的导线145a和145b的刚性。支架240包括支撑臂310，支撑臂310远离衬底135的底部235的最下部分竖直或基本竖直地延伸，并且包括远离支撑臂310水平延伸的固定基体320。在替代实施例中，支撑臂310可以远离底部235的最下部分以任意合适的角度延伸，只要固定基体320远离支撑臂310基本水平的延伸并且底部235仍然保留在容器110中。固定基体320固定从衬底135的底部235的最低部分离开的导线145a和145b的端部，使得他们之后在固定基体320处重新进入衬底135并且被固定在固定基体320内。支撑臂310将衬底135的底部235支撑到固定基体320，使得导线145a和145b被固定在相对于衬底135的某个位置，并且通常不能相对于衬底135移动。支撑臂310可以被定位成与附图所示相比距离导线145a和145b更远或更近。支架240也可以具有不同的长度以使得更多或更少的导线145a和145b被暴露并且可以具有不同的形状和大小。以这种方式，电极组件130可以提供导线145a和145b相对于彼此以及相对于容器110或比色皿的非常可重现和精确的定位，因为导线145a和145b在被暴露区域的顶部和底部均被固定，并且被暴露区域的顶部和底部自身通过支撑臂310彼此固定。这种固定设计与传统设计相比还提供了更好的信噪比。

支架240还允许导线145a和145b定位在比色皿内，使得导线145a和145b位于容器110(例如比色皿)中的相对于容器110的中心竖直轴“a”的偏离中心的位置处，以使得导线被定位成垂直于围绕容器内部运动的血液的流动“f”(见图1)。距离“d”是导线和容器110的中心竖直轴之间的距离(见图1)。如图1所示，支架340的支撑臂310相对于中心竖直轴a大致被定位在容器的中心。支架240或支撑臂310可以定位在中心或接近中心处(例如，距离中心的阈值距离内)，从而允许导线145a和145b自身定位成距离容器110(例如比色皿)的中心一定距离。因为样品围绕容器110的边缘流动，所以这允许导线145a和145b在血液样品的混合期间与血液样品的流动接触，并且避免使导线145a和145b处于相对于容器的边缘存在更少量混合的中心处。这提供了对血小板功能和凝集的更好的测量。图1示出了导线145a和145b是如何被定位在容器110的一侧而不是被定位在中心处。电极组件130可以被构造成使得导线145a和145b被定位在容器110的中心至容器110的边缘之间(例如之间的一半处)。

电极组件130还可以包括便于使导线145a和145b的处于电接触的附加凹槽270。因此，不需要传统设计中使用的、进行电接触的连接的附接至衬底135的接触焊盘，因为导线145a和145b本身沿着衬底135中的凹槽延伸到边缘以至电接触，使得导线可以被暴露于外部连接件。例如，图2f示出了285a和285b的任一侧上的顶部的导线，其中可以进行与外部连接件的连接，并且图2h示出了具有接触焊盘290a和290b的设计的示例。可替代地，电极130的导线145a和145b可以附接至导电背衬，例如铜板或电路板。电极组件130还可以包括附加引导件250，其帮助容器110与电极组件130对齐、帮助电极组件130的两个层210和220彼此对齐、或帮助在组装电极组件130的期间引导导线145a和145b。

电极140的导线145a和145b可以是镀钯的、镀银的或镀金的铜或可以是纯的、没有镀层的钯、银、金或铜。例如，使用镀钯的铜可以充分地减小电极组件的制造价格(例如，减小10倍)。可以利用胶、胶带、热熔、焊接(例如，超声波焊接)或任何合适的不损坏电极140的附接方法将导线沿着凹槽260附接至电极组件130。例如，对于单层衬底，导线可以被胶粘或利用另一粘合剂附着于或超声波焊接到该单层上。这些导线可以被定位在单层的凹槽内、或以其他方式定位在该层上、或嵌入在该层内。在衬底具有两层的情况下，导线可以固定在层之间，可能在由结合的两个层形成的槽内，或者以其他方式固定在层之间。在衬底具有两层的情况下，导线145a和145b可以密封或固定在两层210和220之间，例如，由结合的两个层形成的槽内，或者以其他方式固定在层之间。在一些实施例中，可以通过粘胶、使用胶带或热熔将导线固定在层之间。这种层之间的固定防止与容器110中的溶液直接接触。

与电极组件130相关联的制造和组装处理比传统设计所需的处理更容易。电极组件130的制造和组装包括：模制(molding)将形成衬底135的塑料片、将导线145a和145b在衬底135的凹槽260内进行穿线、以及对导线145a和145b施加粘合剂或其它固定机构。传统的设计通常需要涉及多个步骤、将接触焊盘固定到装置上的复杂处理。

此外，用于测量血小板功能的传统电极组件设计(如图4所示)与本文公开的电极组件130(如图5a、图5b、图5c和图5d所示)相比会导致具有更多噪声的结果，其中参数“a6”表示6分钟处的振幅，参数“auc”表示曲线下的面积。图5a、图5b、图5c和图5d示出了使用本文所述的分别使用镀金导线(其中一个被清洁而另一个未被清洁)、镀银导线、镀金导线和镀银导线以及镀钯导线的电极组件130的对样品的阻抗测量。

对于、图5a、图5b、图5c和图5d中的每个测量，附图在一个曲线图中示出了准备期间和测量期间。x轴示出运行时间(秒)。主y轴较宽，并且覆盖在搭建和测量期间观察到的阻抗(欧姆)范围。次y轴示出在测量期间观察到的阻抗范围(欧姆)。从t＝0秒至t＝450秒的期间用于搭建测量。在30秒、40秒和150秒、160秒处的竖直虚线分别表示添加生理盐水和血液。450秒、460秒处的虚线指示添加试剂的时间以及测量期间的开始。测量期间为6分钟，并且在t＝6分钟时计算两个参数(a6和auc)。最后一组竖直虚线示出测量的结束。这些曲线图说明了模拟测量方法的研究系统的结果，该方法最终将在操作中用于电极组件。

针对每个测量使两个通道并行运行，使得可以一次为两个电极进行测试。a6和auc值以及针对每个通道的描述符可以在图例中找到(右上角)。图4示出了用传统电极组件运行的两个通道：通道a和通道b，曲线图示出了该设计的一些噪声。图5a至图5d示出了全文描述的电极组件130。具体地，图5a示出了利用清洁的电极运行的通道a以及利用未清洁的电极运行的通道b，其中两个电极都是金电极。图5b示出了利用使用银导线组装的电极运行的通道a和b。图5c示出了利用使用金导线组装的电极运行的通道a以及利用使用银导线组装的电极运行的通道b。图5d示出了利用使用钯导线组装的电极运行的通道a和b。图5b至图5d证明了镀金的铜导线和镀银的铜导线比镀钯的导线产生更弱的信号。

总结

已经出于说明的目的给出了实施例的上述描述，其不旨在是详尽的或将专利权限于所公开的精确形式。相关领域的技术人员可以理解按照上述公开可以进行各种变型和改变。

说明书中使用的语言主要是为了可读性和指导的目的而选择的，并且没有为了划定或限定本发明的主题而选择。因此，其旨在是使得专利权的范围不受本具体实施方式的限制，而是受限于基于此的申请中提出的任何权利要求。因此，实施例的公开旨在说明而非限制专利权的范围。