集成的护理点血液检测系统和方法技术方案

公开了用于实时自动分析包含流体的样本中的分析物的集成系统。该系统包括用于接收样本并从中分离包含分析物的流体组分的流体分离器、具有至少一个用于化学分析分析物的传感器的非光学化学分析物传感装置，以及用于将至少一部分流体组分从分离器传输至传感装置的微流体通道。在优选实施方案中，该系统是基座单元中的护理点、一次性使用的筒，其从少量全血样本中分离血浆并检测血浆中的目标分析物。血样本中分离血浆并检测血浆中的目标分析物。血样本中分离血浆并检测血浆中的目标分析物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】集成的护理点血液检测系统和方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2019年6月24日提交的美国临时申请号62/865,326的权益。


[0003]本专利技术总体上涉及流体检测领域，尤其涉及用于在集成的小型因数包装(factor package)中制备和分析所述流体(例如血浆)的系统和方法。

技术介绍

[0004]对于生物、有机和其他物质，流体或液体检测是常见的活动，其目的是分析流体的成分。通常，需要首先在分离步骤中处理预先存在的或自然状态的液体材料，以便提取待检测的目标流体(分析物)。
[0005]人和动物的流体检测，尤其是血液检测，是可用于检查人和其他生物健康的最常见、最安全和最重要的诊断工具之一。血液检测通常是医生和实验室检查患者健康和确定某些疾病和病症的第一件事。这些检测可以帮助评估器官的健康状况，诊断疾病，例如癌症、HIV/AIDS、糖尿病、贫血、冠心病。它们可以检查某人是否有心脏病的风险因素，帮助确定药物是否有效，并评估血液凝固的情况。因此，应该很好理解的是，患者的血液是在常规检查、急性情况以及其间的任何情况下被抽取和检测。
[0006]在传统的血液检测中，“全血”样本通常由护士或实验室工作人员通过使用针从手臂的静脉抽取或通过轧手指抽取并进入试管。然后试管被带到实验室进行血液分析。如果检测是计数血液细胞(红细胞或白细胞)或血小板，则使用全血本身。但大多数其它检测是对携带血液细胞的流体(称为血浆或血清)中包含的分析物(化学成分有待鉴定和测量的物质)进行的。事实上，人血浆可能是循环生物标志物最重要和最方便的来源之一。血浆含有丰富的蛋白质，其中许多可以用作生物标志物，这些生物标志物表明个体中存在某些疾病，从癌症至阿尔茨海默氏症至败血症。更具体地，血浆主要是水(体积分数至多95％)，并且包含许多蛋白质(例如血清白蛋白、球蛋白和纤维蛋白原)、葡萄糖、凝血因子、电解质、激素、二氧化碳和氧气。它在维持电解质浓度平衡和保护身体免受感染和其他血液疾病的血管内渗透效应中起着至关重要的作用。
[0007]为了获得用于检测多种分析物的血浆，全血样本必须在称为“血液分级”的过程中分离成其各个组成组分。这种分离可以通过许多不同的已知过程来完成，但最常见的过程称为“离心
”‑
通常是在离心机中旋转容纳有从患者体内提取的新鲜全血(通常含有抗凝剂)的离心管，该离心机旋转样本，直至血细胞落至管的底部。淡黄色血浆然后被倒出或抽出，随后进入分析步骤，此步骤通常由训练有素的实验室技术人员进行。因此可以理解，由于在许多或者可能大多数情况下，患者的血液不是在具有自己的血液实验室的设施(或者在相同办公室)中抽取的(例如，它是在医生的办公室中抽取的)，所以包含患者全血的试管必须被运送到实验室，或者是在另一物理位置的第三方实验室，或者，如果在医院环境中，运送到医院的内部实验室，通常在不同于抽取血液的楼层或者建筑物上。在实验室里，血液管被
装载到传统的(台式或其他尺寸的)离心机中，通常带有其他人的血液管，并被分离。然后，训练有素的技术人员从试管中取出一些血浆，按照医生的要求对血浆中的分析物进行检测，并记录结果。
[0008]遗憾的是，这种常规的、普遍存在的、三步的(通常是三个位置的过程：(a)全血采集；(b)全血分级，或更一般地，血液处理；和(c)血浆中所需分析物的分析)过程是低效率的。首先，采集的血液比检测一系列分析物实际需要的血液要多得多。可以理解，分级过程的成本很高。而且，正如许多公众可以证明的那样，从抽血至护理人员和患者手中的检测结果的过程非常缓慢。这种脱节的多地点过程意味着血液检测结果通常需要几天甚至几周的时间才能回到“护理点”(POC)护理人员(例如，医生)手中，这些护理人员先阅读检测结果，然后再交给患者(“多日临床实验室周期”问题)。因此，仍然需要有效的、可替代的方法和系统，其能够比目前可用的方法和系统更有效和快速地检测血液中的一系列分析物，即解决多日临床实验室周期问题。虽然这个问题已经被很好认识，但可以肯定的是，一些人可能称之为“圣杯”解决方案
‑
有效地处理和分析少量的血浆血液样本(1)准确地、(2)安全地、(3)快速地、(4)廉价地、(5)自动地(即不需要血液实验室技术人员)、(5)不需要试剂或荧光或血液样本的其他标记；和(6)都是在病人的“护理点”完成的
‑
是难以捉摸的。
[0009]事实上，正在做大量的工作来解决血液检测的各个方面(更一般地，生物流体检测)的低效率问题。一个有希望的领域是利用微流体领域的进步。例如，Cho等人的美国专利号8,221,701，名称为“用于血液化学分析的基于离心力的微流体装置(Centrifugal force
‑
based microfluidic device for blood chemistry analysis)”描述了能够自动执行各种类型的血液化学分析的微流体装置。该系统依靠离心力将血液分离到不同的腔室中，进行稀释并与试剂混合。Kelly人等的美国专利号8,663,583描述了一次性血液分析筒，其适于在患者的护理点使用，例如在医生办公室、家中或其它需要的地方。该系统包括具有吸光度测量通道和光学光散射通道的样本收集容器，其中负压或正压用于在容器、通道和光学测量装置之间推动或拉动流体。然而，该系统仅限于血液样本的光学测量。遗憾的是，光学分析方法有许多缺点，尤其是在家庭或POC应用中。这种系统庞大、易碎且昂贵。它们还需要校准，样品必须稀释和/或放大(由于灵敏度有限)，并且它们不适合多路复用(multiplexing)。
[0010]Gibbons等人的美国专利号10,156,579，名称为“检测少量血液样本中分析物的方法(Methods for the detection of analytes in small
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volume blood samples)”，是对问题的全面解决的尝试。该专利据称公开了能够使用微流体系统检测少量血液样本中的多种分析物的方法和系统。该方法设想通过例如离心的过程从制备或分离全血的装置的一部分传送生物流体，并将处理过的流体递送至允许血液与试剂反应以产生有色产物的系统，该有色产物的波长可以被光学读取器或其他光学分光光度装置检测到。此系统将样品递送至具有生物测定层(该生物测定层声称不需要任何类型的样品扩增)的半导体芯片上，并且可以与样品发生化学反应以产生特定波长的光，用于光学检测装置和能够显示结果的读取器进行测量。虽然此专利技术的系统试图将全血分级和所需分析物的诊断步骤结合起来，但遗憾的是，此专利技术需要样本的标记、光学或反应物，并且使用了光学测量技术，提供了不太理想的性能。
[0011]其他人正在研究超越传统离心机的从全血中分离血浆的改进的方法和系统。一些
人已经设法将离心机小型化为小型手持装置，使得少量的全血样本可以注射至一次性筒的腔室中，并由基座中的外部马达提供动力。其他创新包括血浆分离膜，如颇尔公司(Pall Corporati本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于实时分析全血样本的血浆中的分析物的集成自动化系统，包括：a.血液分离器，其用于接收全血样本并从中分离血浆；b.流体地连接至分离器的微流体通道，其用于传送来自分离器的至少一部分血浆；和c.非光学化学分析物传感装置，其接收并分析来自微流体通道的血浆。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述全血样本包括少于1毫升的全血。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述样本包含在20微升至1毫升之间的全血。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述微流体通道主动地传送所述部分血浆。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述微流体通道被动地传送所述部分血浆。6.根据权利要求1所述的自动化系统，其中所述化学分析物传感装置是生物传感器微芯片，其从血浆中的生物化学反应产生电信号。7.用于实时分析包含流体的样本中的分析物的集成系统，包括：a.流体分离器，其用于接收样本并从中分离包含分析物的流体组分；b.非光学化学分析物传感装置，其具有至少一个用于化学分析分析物的传感器；和c.微流体通道，其将分离器流体地连接至非光学化学分析物传感装置，用于将至少一部分流体组分从分离器传输至传感装置。8.用于实时检测全血样本中的分析物的设备，包括：a.血液分离器，其用于接收样本并从中分离血浆；b.生物传感器微芯片，其具有至少一个用于检测和分析血浆中的至少一种分析物的无标记生物传感器；和c.流体地连接分离器和微芯片的微流体子系统，所述子系统具有用于将一部分血浆从分离器传送至生物传感器上的通道。9.根据权利要求8所述的设备，其中所述生物传感器包括纳米线场效应晶体管(nwFET)。10.根据权利要求8所述的设备，其中所述微芯片包含多个生物传感器。11.根据权利要求10所述的设备，其中所述微芯片是多路复用的，使得每个生物传感器适于检测血浆中的不同分析物。12.根据权利要求10所述的设备，其中所述微芯片适于同时检测血浆中的多种分析物。13.根据权利要求8所述的设备，其中所述分离器、微芯片和微流体子系统容纳在筒中。14.根据权利要求8所述的设备，其中所述筒是护理点(POC)、一次性使用的一次性筒。15.根据权利要求8所述的设备，其还包括连接至所述微流体子系统的试剂处理孔。16.根据权利要求8所述的设备，其中所述血液分离器是离心机。17.根据权利要求13所述的设备，其还包括连接至所述筒的电子基座单元。18.根据权利要求17所述的设备，其中所述筒可拆卸地连接至所述电子基座单元。19.根据权利要求17所述的设备，其中所述基座单元包括：a....

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：P，
类型：发明
国别省市：