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专利名称：便携式凝血监测装置和评定凝血反应的方法
技术领域：
本发明涉及ー种装置、以及允许迅速评定凝血反应的方法。更具体地，本发明涉及提供关于凝血反应的广泛并且复杂的信息的这样ー种装置和方法，其中凝血反应包括血小 板功能和纤维蛋白聚合，用来允许选择适当的治疗方案，特别是用于创伤诱导的凝血紊乱，而且还用于诊断遗传性或获得性凝血异常，如血管性血友病或血友病。
背景技术：
身体防止失血的过程被称为凝血。凝血涉及阻止来自损伤的组织、血管或器官的进ー步失血的血块(血栓)的形成。这是ー个复杂的过程，其中包括称为血小板的细胞的细胞系统和基于多种蛋白质(称为凝血因子)的作用的第二系统，其中血小板在血液中循环并且用于在损伤的血管上形成血小板栓子，这些蛋白质共同作用以产生纤维蛋白凝块。这两个系统共同作用以形成凝块，并且任一系统的失调会产生引起太多或太少凝血的失调。血小板提供三个主要功能⑴粘附到损伤的血管(称为血小板粘附现象)，⑵附着到其他血小板上以增大正在形成的栓子(称为血小板聚集现象)，以及(3)为凝血级联过程(在血小板表面的分子大大加速若干关键反应)提供支持。当发生血管破损时，暴露了通常不与血流直接接触的物质。这些物质(主要是胶原和附着的多聚体的冯维勒布兰德氏因子)允许血小板粘附到破坏的表面上。一旦血小板粘附到表面上，它释放出化学物质，这些化学物质将另外的血小板吸引到损伤区域，称为血小板聚集。这两个过程是停止出血的第一反应。基于蛋白质的系统(凝血级联)用于稳定化已经形成的栓子并且进一歩封闭伤ロ。部分地，通过在血小板外部上的组分之一提供了血小板到凝血级联的支持作用，这些组分称为磷脂，对于在凝血级联中的很多反应是需要的。级联的目标是形成纤维蛋白，它将在血小板聚集物内形成网格来稳定凝块。所有这些因子都具有非活性形式和活性形式。一旦被活化，这些因子将用于依次活化下一因子，直至形成纤维蛋白。凝血级联发生在具有血小板聚集物的血管中的破损位置。纤维蛋白形成ー种网格，与血小板共同堵塞血管壁中的破损。然后通过交联凝块的另外的因子进ー步稳定纤维蛋白网格(更像形成增强的纤维蛋白丝的复杂网络)。在创伤诱导性出血的情况下，重要的是非常迅速地了解具体个体的凝血反应，以便施用适当的疗法来治疗出血并且确保适当地处理创伤。在延长的不可压迫性出血中，初级(粘附性冯维勒布兰德氏因子相互作用)和次级(纤维蛋白聚合物组织和聚合，整联蛋白功能)血小板功能缺陷两者都被认为是特别重要的成因。可以是由于不同的因素导致在创伤病人中的止血失调的发展以及相关的在出血性休克和其他休克状态中的进展，并且因此需要不同的疗法。
目前，血栓弹カ图(TEG)是公认的用于测试全血凝固效率的临床标准。为了本披露的目的，应当注意的是，“全血”表示具有一种或多种物质的全血的混合物、含有一种或多种全血组分的全血的一部分、与ー种或多种非血液物质混合的全血的一部分、或纯化的血液组分(例如血小板或血清)、复原血液制剂、改性的血样、或血液代用品。TEG系统是德国在1948年首先开发的，并且从那以后已经逐渐改迸。然而，其操作原理仍然相同。传统的TEG需要较大的血液样品，即在ー个小杯中大约O. 36ml。将ー个销针插入血液，并且按正弦振动以低频率旋转通过ー个小角度。通过随时间的旋转，该装置測量运动偶联。它并不測量血小板粘附，只測量纤维蛋白聚合，并且并不允许通过剪切力来机械活化凝血反应。因此从TEG分析获得的信息远远不及我们目前对凝血反应的理解，并且需要过多的时间量，这会导致施用对创伤的不适当的治疗，致使病人的不利结果，甚至可能死亡。通常被称为PFA-100的另ー种装置试图通过迫使血流穿过通往在其中具有开孔 的过滤器的ー个狭窄通道来模拟血管。该装置測量开孔到阻塞的时间，并且基本上指示了导致阻塞的血小板功能反应。开孔的关闭时间间接提供了由于血小板反应所致的凝血的指示。使用这样的装置(如TEG和PFA-100)需要加强的实验室培训和维护，并且它们在本领域并不容易使用。因此，令人希望的是，提供用于诊断本领域的创伤相关凝血紊乱的便携式凝血监测装置，它产生迅速的来自小血液样品的结果，包括关于凝血中涉及的复杂机理的广泛信息。更确切地说，重要的是提供这样ー种可以由第一反应者在本领域遇到的条件下使用的装置，如与会导致45分钟或更长的延迟的现有技术系统和装置相比，该装置提供了实时信息，这允许出血事件的即时治疗，在该延迟期间被认为是要施用的紧急护理的重要初始时段，并且该装置使用并不必须用作为真实凝血过程的代用品的活化剂和引发剂处理的非抗凝血样。
发明概述在ー个方面，本分明涉及用于测量在天然的、非抗凝血样中的凝血反应的的装置。该装置包括两个构件或板，每ー个具有彼此面对的表面并且隔开ー个量，其足以允许较小的血液样品同时接触这两个表面而在其间没有空气间隔。这些板相对于彼此在平行和直线方向是可移动的，并且间隔是这样的间隔，其使得血液组分可以弓I发凝血或粘附到这些表面中的每ー个上。一个传动机构被连接至这些构件中的任一个或两者上，用于当血样与它们的表面接触时使其线性地相对于彼此移动ー个或另ー个。提供了ー个光学检测传感器系统，用于检测光与位于这两个构件之间的血样的相互作用，其中光的相互作用及其检测提供了血样的凝血反应的指示。更确切地说，随着光源和检测器随时间的适当定位并且根据用来产生具体的剪切速率的构件的运动变化，可以获得关于血小板反应、纤维蛋白反应这两者和在凝血期间的血液组分的其他反应的信息。更确切地说，基于血液的生物物理学反应部分取决于在血液与它接触的表面之间的相对剪切速率的知识，该装置允许测量凝血反应。更确切地说，剪切速率越高，血小板反应越大，使得血小板然后粘着到这些板的表面上，并且由此触发纤维蛋白聚合并且当只有一个板被电动机驱动时偶联这两个板的运动。更确切地说，应当认识到的是，在出血事件中，血小板需要迅速反应，这样使用高剪切速率持续ー个短时段能够允许针对这些条件的血小板反应的准确评定。此后，依据这些板或构件相对于彼此的相对运动，可以使用更低的剪切速率以获得纤维蛋白反应的准确评定，或者使用中间剪切速率(纤维蛋白和血小板两者)。
在此“剪切”被定义为通过在与静止固体的界面(玻璃板的面)处，流体(血液)的运动整体流中的颗粒所感测的加速力。剪切“速率”是在颗粒的截面区域的不同方面上感测的速度的差值，并且依赖于颗粒的自静止表面的距离。 在一个优选的方面，该第一构件和第二构件是制成从该装置可拆卸的血样收集盒的板。在其中ー个或两个板相对于彼此移动的情况下，该装置被程序化为相对于彼此以不同速度移动这些板，用于检测血样的凝血反应中涉及的不同机制，如以上关于剪切所讨论的。光学检测系统被适配为用于检测血样与这些表面的结合来偶联这些板相对于彼此的运动，作为凝血期间的血小板反应的指示。此外，该系统还探测纤维蛋白反应。将在以下的详细讨论、关于这个的附加内容中、以及在其中以非限制方式说明本发明的随附的权利要求中说明该装置的其他特性和细节。在一个可替代的方面，在此提供了测量血样中的凝血反应的方法。将血液的样品液滴置于相对安置的板的面向的表面之间并与它们接触。相对于另ー个，以预定速率直线移动至少ー个板或两个板。以光学方式检测该液滴的凝血反应。为了检测两种不同类型的凝血反应，可以相对于彼此以第一速度移动这些板并且以光学方式检测反应，并且此后以比第一速度慢的第二速度移动并以光学方式检测第二反应，典型地是纤维蛋白聚合。此外，在只移动ー个板的情况下，应当理解的是，在两个板的表面上的血样的粘弾性反应会引起第一板的运动，从而诱导第二板的运动(“偶联运动”)，这可以被测量为血液的粘弾性反应的指示，最后得出相对于凝血反应可以推測出的结论。此夕卜，通过随时间以不同速度移动这些板，随着凝块形成，可以测量血样的粘弹性状态方面的变化，这也是凝血反应的指示。通过传输光进入样品液滴，可以进行光学检测，并且在对应的光检测器检测光穿过样品液滴的透射、反射和折射中的至少之一。可以从代表样品液滴中的血液的凝血特性的检测来产生模拟信号。这些板优选是由玻璃制成的，更确切地说是透明玻璃，以允许具有90%或更大的入射光强度的光透射。在附加的权利要求中阐明了这些和其他优点以及特征化本发明并且于此形成它的另外部分的特性。然而，为了更好地理解本发明、以及通过它的使用而实现的优点和目标，应当參考附图
、以及附随的说明性内容，包括附录I、II、III、和IV，这些都通过引用以其全文结合在此，其中它们是本发明的说明的示例性实施方案。
附图简要说明图I是展示制成根据本发明的装置和系统的不同元件的示意图。图2是其中可以加载样品液滴的并且在根据本发明的便携式凝血监测器的示例性实施方案中可以使用的样品盒的示意图，例如像在图I中所示。图3是展示与血液接触以引起剪切并且引发凝血反应的两个板的相对运动的示意图。图4是本发明的装置的实施方案的透视图。
图5是本发明的装置的实施方案的分解图。
本发明的详细说明图I以示意形式展示了用于诊断创伤或其他相关凝血紊乱的示例性便携式凝血监测器或測定装置11，其中重要的是评定凝血反应来优化治疗，例如在危急领域的情况下，其中在防止长期衰弱事件或甚至死亡方面，第一个小时是关键的。该装置被收容于抗冲击的壳体13内，该壳体具有以常规方式收容在其上的所有元件。提供了至少ー个并且优选是ー对线性音圈致动器电动机15和17，用于驱动在可拆卸的血样盒中的样品板的运动(更详细地展示于图2中)。虽然已经简要说明了电动机15 和17以及可拆卸的血样盒19，通常參考附图，以顺时针方式，从在该装置的左上角的数据卡端ロ开始来讨论剩余元件。对于接收FD卡或任何存储�？�(包括用于校准该装置11的�？樯系氖�据)，和/或用于从装置11转移数据输入到其中可以分析数据的另一系统而言，数据卡端ロ 21是有用的。USB端ロ 23允许与计算机直接接ロ，例如在医师控制下用于更复杂的分析。电可擦可编程只读存储器(EEPROM) 26运行微控制器25，并且处理来自USB端ロ和数据卡端ロ 21的数据，并且可以提供对用户界面的控制(未示出)，该用户界面例如是给使用该装置的使用者提供最初获得的数据及其分析的LCD显示器。已经简要说明了，并且将在以下更详细地讨论线性音圈致动器电动机15和17、以及可拆卸的血样盒19。还提供了无线链路27，例如用于传输在RF或IR谱中的数据，并且提供了另外的用于到达该装置和来自该装置的交流数据和编程的工具。光学位移传感器29和31检测线性音圈致动器电动机15和17的位置并且控制它们的运动界限。数字合成器�？�33用于通过电动机驱动器35，通过产生必需的波形来驱动性音圈致动器电动机15和17来控制电动机15和17的操作。模拟数字转换器(ADC)�？�37是从在可拆卸血液盒19中的样品上进行的光学的或物理的测量获得数据的模拟数字转换器，将数据转化为数字形式并且将其提供至微控制器39，该微控制器管理获得的数据，对该装置的使用者提供有用的結果。3-轴加速度计41是ー个常规装置，它考虑到装置11上的外效应和振动，并且用于取消这些振动对任何收集的作为样品分析结果的数据的影响。在图2中以示意形式示出了可拆卸血样盒19，并且包括上样品板101和下样品板103，在这两个板之间可以放置血液样品液滴。提供了到该装置上的音圈致动器电动机的连杆105，其连接到上线性柔性机构107和下线性柔性机构109上，这些柔性机构分别用于驱动上板和下板的运动。在相对于这些样品板的位置提供了光学传感器111，用于检测从例如激光或其他光源(未示出)投射的、穿过并且进入这些板之间的样品的光。然后可以检测上述光，作为传输穿过该样品的、在穿过该样品的光路中反射、折射或另外修饰的、以及被光学传感器111检测的光，从而获得关于血样的凝血特性的信息。电源连接113用于连接至电源，例如像电池或其他形式的电源。还可以提供数据连接115来允许从该装置下载的收集自样品并且储存在EEPROM 117上的数据。在本文的上下文中，本领域的普通技术人员将理解的是，当盒19被接收在装置11中时，数据连接115和EEPROM 117可以被连接到装置11内的不同电子元件上，用于从那里上传或下载数据。
如本领域的普通技术人员还会理解的是，图3进ー步展示了根据本发明的、并且具有平行板的装置的操作，典型地在这些平行板之间具有大约50至大约250 μ m的小缝隙。它们以受控的速度相互滑过，从而产生在这些板之间的、表示为Τ=μ V/D的剪切应力，其中T等于剪切应力，μ =粘度，V=V1+V2，其中V等于这些板的相对直线速度，并且D=这些板之间的缝隙宽度。图4进ー步在装配视图中展示了根据本发明的装置11，示出了它的不同元件。如从图4可以理解的是，该装置是袖珍式的，优选具有类似于iPhone的外形尺寸，大约12cm乘以大约6cm乘以大约2cm。用补偿冲击和振动的内部加速度计来加固装置11。如设计的那样，它是多用途的，并且可以测量在宽的动态范围的剪切下的血小板和纤维蛋白凝固。仍然进一歩地，装置11可以在作为外围装置的USB集线器电源下运行，该外围装置具有易于制造和组装的元件。典型地，生物物理学分辨率为小于约2 μ位移，并且该装置11允许宽范围的剪切应カ和完整的光学接入。如在图5的分解图中进一歩所展示，装置11优选由单片CNC加工的壳体制成，其材料例如是こ缩醛、6A1-4V Ti、2024Α1。底部样品窗203与顶部样品窗205协作，并且由位移传感器臂207移动它们。典型地由铝制成的单片柔性四连杆机构209与位移传感器臂207关联。电动机组件211，典型地是音圈致动器(VCA)电动机线圈组件，用于移动不同的构件，并且与典型地由稀土制成的磁性组件213关联。光学传感器阵列215用于询问并测量凝血反应。传感器阵列215典型地是红外差分位移传感器阵列。优选在该装置中，板101和103的第一和第二表面至少已经被涂覆有多种纹理、物质或其他材料，以诱导、减缓或另外改变凝血过程，从而选择为了或针对样品的凝血的具体方面，用于诊断或其他目的。对这些表面的修饰可以包括增强血小板或血液蛋白结合反应性或活化的那些。类似地，这些的修饰可以降低血小板或血液蛋白结合反应性、或活化，同时根据以下的这样的处理或涂覆的详细讨论，它将变得更清楚明晰。该装置能够分析新鮮全血或它的一部分的血液流变学和凝血，而不需要添加外部试剂，例如组织因子、高岭土、引发剂、柠檬酸盐或其他物质。出于详细分析的原因，可以有选择地添加这样的物质和其他物质，但是在所希望的该装置的多数实施方案中，它们不是必需的。根据组件，装置11被配置为用于通过来自同一个人或动物的顺序样品，实时或具有最小延迟地測量在血栓前状态和抗血栓止血状态之间的动态平衡。在一个更优选的方面，电动机15和17是线性音圈致动器电动机，但是也可以是任何其他类型的能够驱动直线运动的装置。在一个实施方案中，通过测量由于样品流体和结合到板表面的粘度方面的变化引起的板101和103的第一和第二表面之间的机械相互作用，以光学方式进行凝血检测。在一个优选的方面，控制两个板101和103之间的相对运动，以产生任意选择的波形来诱导在选择的振幅、频率、持续时间、和顺序的所希望的流体剪切速率，这样使该装置能够如希望在非�？淼姆段�模拟流体剪切，该范围是从DC (零剪切)至引起流体空化和随后的样品细胞组分的破坏的剪切速率，并且连续地包括在这两个点之间的剪切速率谱中的所有点。更确切地说，剪切速率被控制在ー个值序列中，以产生用于定向诊断的或分析的目标的具体方案或板运动范式，例如初期凝血的快速启动，早期、中期、或晩期凝血的破坏性或非破坏性粘弹性评估，与其他商用或实验装置比较的临床接受的或另外公认的剪切速率方案的模拟，或者是针对已知标准的确认测试。虽然光可以被用于光学检测，清楚的是波的全电磁波谱可以被用来产生代表用于初级和次级凝血机制两者的、样品液滴的凝血特性的模拟信号。应当注意的是，当在此使用术语“血样”吋，旨在表示全血、全血与ー种或多种物质的混合物、含有全血的一种或多种全血组分的全血的一部分、与ー种或多种非血液物质混合的全血的一部分，或者纯化的血液组分(例如血小板或血清)、复原血液制剂、改性的血样、或血液代用品。在ー个具体的实施方案中，可以使用可互換的样品盒19，每ー个用于不同的分析和维护或校准功能。ー个盒19可以被用于装置11的常规校准和确认。可替代地，这样的ー种一次性的和可替换的盒19可以用来校准装置11、接受血样、容纳血样、允许用于不同测试方案的不同样品室几何尺寸、保持样品在测试过程中的生存力、用于安全地移开样品 来进行储存(例如冷冻、冻干，等)、或者用于样品处置而不暴露于血样。在一个实施方案中，盒19允许通过简单的毛细作用收集血样，不需要使用样品提取和计量装置。如将被本领域的技术人员理解，可以制造盒19用于具有不同样品板间距、不同表面化学的和光学的特性、和用于分析和确认测试的类似变化的不同测试和应用。盒19可以含有允许检测血液状态、血型、pH、氧合作用、代谢物、毒素或通过光学手段可检测的其他测量的光学询问电子元件。装置11是这样的ー种装置，通过它的电子元件，它可以与其他实验室系统(例如显微镜、等)相接。板101和103优选是光学透明的，以允许光学信号穿过血样，允许在平面的表面之间的一部分或所有血样的直接光学可视化。这允许激光束或其他光表面的透射、反射、内反射、选择吸收、偏振或旋光、受抑内反射(部分或全部)、和传导。如已经注意到的，盒19可以含有一个非易失永久记忆储存装置(例如EEPROM117)，用于含有鉴定该盒的初始数据、批次、制造日期、和结构的详细资料，并且允许用于储存关键数据(例如用户定义的样品标识信息、测试启动时间、测试持续时间、以及特定测试输出数据和結果)，对于每一祥品都将永久储存直至被破坏。盒19可以含有另外的流体或其他材料，例如添加剂、防腐剤、密封或屏障剂、和其他类似试剂，可以在测试之前、之中、或之后将它们添加至或分层堆积在血样之上。在ー个未在附图中确切地示出的实施方案中，可以使用旋转运动取代直线运动来诱导剪切(除了在以上讨论的直线位移之外或作为其替代)。如被构造的那样，装置11能够在广宽的动态范围的机械振动上将机械剪切递送至血样，该范围包括O. OOOlHz至1000Hz，其中使用以上披露的数字合成器33，典型地是ー种双通道合成器，具有产生规则周期波形的能力，这些波形例如是具有变化的负载循环、频 率和振幅的正弦波、三角形波、方波，加上产生具有所有參数的快速变化的任意波形的能力，这些參数例如是压摆率、振幅、等，或者它还可以保持这些平面的表面中的ー个或两个的稳定(DC)机械位移。可以由驱动器35以这样ー种方式驱动电动机15和17,其中ー个或两个传动机构与电动机15和17偶联，并且可以被同时使用来影响直线运动，或者其中可以作为单独使用或与用作机械位移的精度传感器的其他机构共同使用。在这样的系统中，包括机械特征，例如4连杆或多连杆单片柔性机构，用来消除来自除了与血样自身相关的那些的滑动或滚动轴承表面的使用的机械滞后。可以将数据分析和还原软件结合到该装置的电子元件中，用来允许储存生成的血液凝固的测量參数用于稍后的检索，这些參数被转移至电脑或其他用于显示、储存、或分析的装置，或者使用物理単元以图形地显示、以数字形式显示这些參数，或者以图标或符号形式显示这些參数来指示具体的诊断、临床适应症、或临床意义的參数变化。该软件将允许以这样ー种方式表现生成的数据，即允许使用者直接将这些结果与预期来自其他具有类似功能的装置的类似的或相似的结果进行比较，或者以这样ー种方式显示数据，即提供与公认的标准值或凝血參数的范围的比较。在本文的上下文中，应当注意的是用户界面(未示出)是与该装置一起实施的，例如ー种LCD用户界面。装置11使用与数据分析和数据还原软件偶联的板101和103的运动方案，使得能够直接评定以下各项例如，血小板功能、凝血级联的功能、红细胞(RBC)流变学、RBC聚集、促凝血剂和抗凝血剂的作用、纤维蛋白溶解、以及血液凝固的其他特征。具有适当的用户需求和用户界面，装置11可以被分类为“简单的”(美国临床实验室改进法案(CLIA) “放弃的”分类)，用来允许在家使用并且由不熟练的使用者使用。该一次性盒被配置为用于通过流体样品的简单的不需要熟练技能的收集来收集和容纳血样，而不需要使用任何用于血样收集的量液管、注射器或其他计量装置。盒19允许安全地处理、储存、检索和处置收集的血样，并且可以被制造为允许调整这些板之间的表面积和间距，以允许使用非常小体积的血液，典型地在小于约ImL的级别。使用标准的和倒置的显微镜安排这二者，装置11和盒19允许在凝血分析之前、之中、或之后的多数或所有样品体积的光学显微镜检查。可以使用装置11来诊断并量化血液凝固的疾病和紊乱，包括但并不局限于诱导性、获得性、和先天性病症，例如创伤诱导的凝血紊乱(TIC)、血管性血友病(vWD)、凝血因子消耗、血小板消耗、血小板无カ症、血小板代谢耗尽、血液稀释、蛋白C、S、和纤维蛋白溶解途径的过度激活、改变的RBC流变学、和不适当给予的凝血调整治疗剂、以及血液凝固的其他疾病和病症。仍然进一歩地，装置11可以在运送过程中、或者在急救过程、第一反应、治疗、夕卜科手术、或恢复期间的任何时间，在小于15分钟、优选小于4分钟的时段内评定在损伤或创伤部位的本领域的凝血紊乱。使用反馈和前馈技术来稳定血样，以抵抗外部机械噪声、振动、以及来自冲击的震动的影响。在对创伤和失血的医学反应的早期中，测试在初级和次级凝血两者中的变化的时程是有效的。类似地，在手术过程中，可以完成初级和次级凝血的、以及这些机制的变化的术中测试。可以使用装置11用于预期影响初级或次级凝血机制的生物活性化合物的快速体外筛选。它还可以用于指导初级或次级凝血机制的疾病的临床治疗。类似地，可以改良装置11和盒19，用于在具有临床和研究兴趣的其他身体物质的流变性质的测量中使用，该身体物质例如是肺粘液(pulmonary mucous),其用于研究和临床指导囊性纤维病的治疗，例如，这样的应用需要特别设计的盒(一次性的)和专门的测试方案和固件，或者用于在具有可变的流变学的新的和新颖的流体的研究中使用。
装置11使用光电无线工具，以允许同时使用多于ー个的装置，或者使用多个样品，每ー个具有不同的测试启动时间和不同的测试持续时间或不同的样品室测试方案，从而将丰富的凝血数据集提供至中央计算机或数据收集和显示装置。这允许可以同时监测很多样品，用来在外科手术或恢复过程中、或者在运送或本领域的治疗期间动态追踪来自个体的血液的凝血状态。如以上所讨论的，本领域的某些实施方案可以采取添加涂层至板101和105(典型地是玻璃板)的形式，添加在将与血样接触的表面上。这些涂层可以具有促进血小板粘附和活化的特性，例如是胶原，更确切地说是人或牛来源的IV型胶原。同样地，涂层可以源于培养的成纤维细胞的细胞外基质(ECM)，或者源于培养的内皮，或者源于人或动物来源的活的血管的天然内皮下组织。基质的具体分子组分(例如玻连蛋白或纤连蛋白)可以包括涂层或者是增强的基质特征，以增强粘附特性。涂层还可以具有合成性质，以促进血小板粘附和/或活化，例如是聚酰胺类或聚葡萄糖胺类(polyglucosamines),更确切地说是天然或合成来源的β -N-乙酰聚葡萄糖胺。其他实施方案可以结合在板101和105上的涂层来调节血小板功能，例如能够释放血小板功能活化剂(例如二磷酸腺苷或肾上腺素)或者是血小板功能抑制剂(例如前列腺素、例如前列腺环素或前列腺素E-I)的材料。
本发明的另一实施方案可以采用添加涂层至板101和105的形式，这些涂层促进、引发或调节凝血过程和纤维蛋白聚合。这些涂层可以采用能够释放微粉化二氧化硅、或高岭土、或组织因子(天然或重组)、或者其他已知的能促进凝血级联中的步骤的这样的试剂的材料的形式。涂层还可以具有逆转可能存在于血样中的抗凝剂的性质，例如是能够释放肝素酶来除去肝素的、或者矿物化的钙来逆转柠檬酸盐的材料。对于测试来自不具有足够的血小板计数的病人的血液、或者能够通过剪切诱导的血小板活化机制来引发凝血的功能，这些涂层可能是优选的。出于同样的原因，涂层可以包括磷脂来源(天然或合成来源)或含有部分或全部凝血激酶，以模拟在标准临床凝血试验(例如凝血酶原时间(PT)或部分凝血激酶时间(PTT))中使用的试剂。 仍然在本发明的另一个实施方案中，可以将抑制或调节或逆转血样中的纤维蛋白溶解亢进作用的涂层添加到这些板上，这些涂层例如是能够释放ε氨基己酸(EACA)、或氨甲环酸、或抑肽酶、或其他抗纤维蛋白溶酶化合物或影响纤维蛋白溶酶的作用的化学物质的材料。这些涂层对于测试来自处于纤维蛋白溶解亢进的严重状态的病人的血液可能是优选的，除非除去测试系统中的即时效应，纤维蛋白溶解亢进使得对于提取样品(并且因此是病人)中的凝血/止血系统组分的其他有用信息的能力变得�：�。同样地，这些涂层可以含有酸性或碱性性质的缓冲化合物，用来在由于病人的严重病情而使样品过酸或过碱时将血样PH值调整在7. 2至7. 4之间的最佳的所希望的水平、或者其他特定水平，以避免信息损失。为了产生和维持所希望的pH的目的，这些缓冲化合物可以采用与血液生物相容的释放的盐、或氨基酸或其他两性离子聚合的可溶化合物的形式。除了将调整该系统的容量来保持在说明书内的需要的缝隙以外，将要添加到本发明的板101和105上的这些和其他涂层通常并不改变在板101与105之间的血样空间的几何尺寸、或由电动机构的板101和105的运动和控制。出于这个原因，在玻璃板上制造这些涂层的优选的方法可以包括使用所希望的直接与玻璃构件接触的材料的静电沉积(electrostatic charging and d印osition)、或者通过含有所希望的试剂的薄分子水凝胶和载体乳液的成层，这些试剂处于可释放的形式，适合于当与血样接触时立即活化。特定的涂层可以包括为了单一目的的单一试剂，或者可以是若干种或多种为了多个支持目的的特定涂层的组合混合物。一个实施方案可以包括在两个表面上具有不同涂层，一个是一种类型，并且另一个是不同的类型，或者是在相对的构件上的具有不同密度或修饰的类似涂层。在一个另外的实施方案中，在一个或两个表面的不同区域，可以按不同密度或浓度施用一种或多种涂层，或者在一个或两个表面上使用直线的、径向的或其他梯度的涂层密度。在相同的或相对的表面上，每一涂层类型的模式或梯度可以不同于其他表面涂层处理的模式或梯度。虽然在一个示例性的实施方案中，这些表面是玻璃，它们可以是能够接受在其上的涂层的、并且能够以预期方式发挥功能的任何其他材料，这对于那些普通技术人员而言将是显而易见的。虽然通过不同的实施方案的说明已经说明了本发明，并且虽然已经相当详细地说明了这些实施方案，这些申请人的意图并不是限制、或以任何方式将随附的权利要求的范围局限于这样的细节。因此，在其更广方面的本发明并不局限于示出和说明的具体细节、代表性装置和方法、以及说明性实例。因此，可以根据这样的细节做出不背离这些申请人的总体发明观念的精神和范围的偏离，该发明概念是在便携式装置中监测整体止血功能，该装 置使用血小板的剪切诱导活化和血液凝固反应的全谱。
权利要求
1.一种用于測量血样中的凝血反应的装置，该装置包括 ー个具有第一表面的第一构件、以及ー个具有第二表面的第二构件，所述第一构件被定位成使所述第一表面面向所述第二构件的所述第二表面，并且隔开ー个量，该量足以允许血液样品液滴接触所述第一表面和所述第二表面并且引发凝血，并且所述第一构件和第ニ构件相对于彼此是可直线移动的； ー个传动机构，该传动机构连接到所述第一构件和所述第二构件的至少之ー上，用于当血样与所述第一表面和所述第二表面接触时使所述第一构件和所述第二构件相对于彼此平行地移动；以及 ー个光学检测传感器系统，该系统用于检测光与位于所述第一构件和第二构件之间的血样的相互作用，作为所述血样的凝血反应的ー个指示。
2.如权利要求I所述的装置，其中所述第一构件和第二构件构成从所述装置可拆卸的血样收集盒。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述血液收集盒进ー步包括ー个在所述盒上的存储装置，该存储装置用于储存与测试的血样有关的数据。
4.如权利要求I所述的装置，其中该传动机构被编程为用于使该第一构件和第二构件以不同速度相对于彼此移动，用于检测血样的凝血反应中所涉及的不同机制。
5.如权利要求I所述的装置，其中所述光学检测传感器系统被适配为用于检测血样与该第一表面和该第二表面的结合，作为在凝血过程中的血小板反应的ー个指示。
6.如权利要求I所述的装置，其中所述第一和第二表面(I和2)具有至少ー个已经被处理成诱导、减缓或改变凝血过程，用于选择支持或针对样品其他目的的凝血的具体方面。
7.如权利要求6所述的装置，其中这些表面的所述处理增强了血小板或血液蛋白的结合、反应性、或活化。
8.如权利要求6所述的装置，其中这些表面的所述处理減少了血小板或血液蛋白的结合、反应性、或活化。
9.如权利要求I所述的装置，被配置为用于分析血液流变学和新鮮全血或其一部分的凝血而不用添加外部试剂。
10.如权利要求I所述的装置，被配置为用于通过来自通过来自同一个人或动物的顺序样品，无功能性延迟地測量在血栓前状态和抗血栓止血状态之间的动态平衡。
11.如权利要求I所述的装置，进ー步包括用于控制所述传动机构和光学检测传感器系统的操作的至少ー个微控制器。
12.如权利要求I所述的装置，进ー步包括用于检测和控制所述第一构件和所述第二构件之间的相对运动量的至少ー个位移传感器。
13.如权利要求I所述的装置，进ー步包括在该装置与外部系统之间进行连接和沟通的一个连接界面�？椤�
14.如权利要求I所述的装置，其中所述传动机构包括能够驱动直线运动的ー个装置。
15.如权利要求I所述的装置，进ー步包括连接至光学检测传感器系统的模拟数字转换器，用于将指示血样的凝血反应的模拟信号转化成用于其储存的数字信号。
16.一种用于測量血样中的凝血反应的方法，该方法包括 将血液样品液滴置于在相对放置的基本上平行的板的第一和第二面对的表面之间并且与这两个表面接触； 以预定速度使至少ー个板相对于另一个板直线移动；并且 通过测量由于样品流体的和结合至这些板表面上的粘度方面的变化导致的该第一和第二表面之间的机械相互作用，以光学方式检测血液液滴的凝血反应。
17.如权利要求16所述的方法，进ー步包括以第一速度使至少ー个板移动并且以光学方式检测血液样品液滴与这些板的表面的粘附，以确定凝血过程中的血小板反应。
18.如权利要求17所述的方法，进ー步包括随后以慢于该第一速度的第二速度移动至少ー个板，并且以光学方式检测该血液样品的凝血水平，作为纤维蛋白聚合反应的指示。
19.如权利要求16所述的方法，其中控制两个板之间的相对运动，以产生任意选择的波形来诱导在选择的振幅、频率、持续时间、和顺序的所希望的流体剪切速率，这样使该装置能够如所希望在非�？淼姆段�模拟流体剪切，该范围是从DC (零剪切)至引起流体空化和随后的样品细胞组分的破坏的剪切速率，并且连续地包括在这两个点之间的剪切速率谱中的所有点。
20.如权利19所述的方法，其中剪切速率被控制在ー个值序列中，以产生用于定向诊断的或分析的目标的具体方案或板运动范式，例如初期凝血的快速启动，早期、中期、或晚期凝血的破坏性或非破坏性粘弹性评估，与其他商用或实验装置比较的临床接受的或另外公认的剪切速率方案的模拟，或者是针对已知标准的确认测试。
21.如权利要求16所述的方法，其中所述板是用于测量凝血的可插入装置中的盒的ー部分，并且其中所述板是透明的。
22.如权利要求21所述的方法，其中该盒进一歩包括存储器，并且进一歩在其上储存的、生成自所述光学检测的关于凝血反应的信息。
23.如权利要求16所述的方法，其中所述光学检测是通过传输电磁波进入样品液滴，并且在对应的光检测器检测穿过样品的电磁波的透射、吸收、反射和折射中的至少ー项来进行的，从而产生代表用于初级和次级凝血机制的、在样品液滴中的血液的凝血特性的模拟信号。
24.如权利要求23所述的方法，进ー步包括将所述信号转化成数字信号，储存这些数字信号并且以预定方式分析储存的数字信号，以获得所选择的关于样品液滴中的血液的凝血反应的信息。
25.如权利要求16所述的方法，进ー步包括可以连接到至少ー个板上的至少ー个音圈致动器电动机，用于移动所述至少ー个板，并且用所述电动机移动所述至少ー个板。
26.如权利要求25所述的方法，进ー步包括连接到所述电动机上的一个处理器，并且用所述处理器以预定方式控制该电动机的操作。
27.如权利要求16所述的方法，进ー步包括由于血液与另ー个板之间的粘弾性偶联，以引起另ー个板运动的方式使ー个板相对于另ー个板移动；并且根据另ー个板的运动确定血液的粘弹性特性。
28.如权利要求16所述的方法，进ー步包括由该血样引起一个板与另ー个板之间的粘弾性偶联，由该偶联引起一个板与另ー个板的运动，检测由该运动引起的应变率，并且通过基于从这两个板之间的机械偶联和生成的所述应变率确定的血样的粘弹性的推理分析来确定血液的凝血状态。
29.如权利要求16所述的方法，进ー步包括连续测量血液随时间的粘弾性，从而监测血液的凝血反应随时间的变化。
30.一种测量血样中的凝血反应的方法，该方法包括 将血液的样品小滴置于相对安置的板的面向的表面之间并与它们接触； 以第一速度使至少ー个板相对于另一个板直线移动； 以光学方式检测指示血液中的血小板反应的血液的第一凝血反应； 以第二速度使至少ー个板相对于另一个板直线移动；并且 以光学方式检测表示纤维蛋白聚合的血液的第二凝血反应。
31.如权利要求30所述的方法，进ー步包括连续测量血液随时间的粘弾性，从而监测血液的凝血反应随时间的变化。
全文摘要
披露了一种装置、系统和方法，其中使小体积血液经受在施予直线运动规迹的两个平行的平面的表面之间的剪切力和剪切应力。根据发生在这两个平行平面的表面之间的动态机械偶联测量样品的凝块或凝血的形成。通过光学探测或通过测量结合到这些平面的表面上的、并且限制它们的运动的血样的物理效应，可以实现凝血反应的检测。
文档编号G01N33/86GK102687009SQ201080055503
公开日2012年9月19日 申请日期2010年12月17日 优先权日2009年12月18日
发明者T·H·菲舍尔, 约瑟夫·A·达科尔塔, 罗伯特·格伦·丹尼斯 申请人:恩特格利昂公司