專利名稱：液體取樣器和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液體取樣器和用于采集液體樣本的方法，以及一種包括尿液采集的診斷方法。
眾所周知，尿液取樣是調(diào)查個(gè)體身體狀況的一項(xiàng)有效的研究和診斷工具。
發(fā)明概要在第一方面，本發(fā)明提供了一種如所附獨(dú)立權(quán)利要求所述的液體取樣器和用于液體取樣的方法。在從屬權(quán)利要求中闡述了本發(fā)明的優(yōu)選或有利的特征。
如上所述，已經(jīng)知道了可對(duì)尿液樣本進(jìn)行診斷測(cè)試。然而，在本發(fā)明的第二方面中，發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，如果僅對(duì)個(gè)人提供的尿液的第一部分的樣本進(jìn)行測(cè)試或調(diào)查，那么可以實(shí)現(xiàn)顯著的優(yōu)點(diǎn)并實(shí)施新的診斷測(cè)試。第一尿液部分可稱為先排(first-void)尿液。
然而，在隔離先排尿液使其不被病人膀胱的其余內(nèi)容物過(guò)度稀釋的方面存在著問(wèn)題。
因此，本發(fā)明第一方面的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例有利地提供了一種用于對(duì)液流的第一部分進(jìn)行取樣的取樣器。液流在取樣器的入口處進(jìn)入。樣本從入口經(jīng)由閥進(jìn)入到樣本腔中，然后閥關(guān)閉，使液流的其余部分轉(zhuǎn)移到溢流或排出通道中。閥包括與取樣器入口相連的閥入口，通到樣本腔中并在使用時(shí)基本上處于閥入口下方的閥出口，將閥出口與閥入口隔開(kāi)的截流腔，以及引到截流腔之外的閥溢流部分。當(dāng)樣本腔中的液位上升到預(yù)定液位時(shí)，它就會(huì)使液體經(jīng)由閥出口的流動(dòng)中斷，使后面流經(jīng)閥入口的液體轉(zhuǎn)移到截流腔中并流經(jīng)閥溢流部分。
另一實(shí)施例有利地提供了一種先排尿液取樣器，其可由使用者在提供尿液樣品到漏斗中時(shí)方便地握住，該取樣器還包括閥，其可將所需體積的先排尿液自動(dòng)地引導(dǎo)到樣本腔中，并將尿液樣品的其余部分自動(dòng)地引導(dǎo)到排出通道中進(jìn)行處置。
因此，尿液取樣器可以使使用者連續(xù)地排尿，不需要對(duì)膀胱進(jìn)行控制或進(jìn)行使采集容器移至尿液流之外的可能會(huì)弄臟自己的操作。
設(shè)于取樣器中的閥優(yōu)選可在采集了液流的第一部分或先排尿液之后密封樣本腔，直到將樣本腔從取樣器中取出為止，即使在取樣器連同樣本腔一起傾斜或倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)時(shí)也是如此。
在優(yōu)選實(shí)施例中，取樣器可有利地采集最初2毫升到5毫升或10毫升的液流或尿液樣品，然而取樣器的參數(shù)可以變化以便采集不同的液體體積。所采集的樣本還可被之后傳送到液流或尿液樣品中的液體或尿液稀釋到一定的程度。這種稀釋取決于取樣器閥動(dòng)作的操作速度和有效性，還取決于其它一些參數(shù)，例如液流或尿液樣本的輸送速度。
顯然，取樣器可用于對(duì)任何液流的第一部分進(jìn)行取樣。這項(xiàng)技術(shù)不限于尿液取樣。
雖然本發(fā)明主要針對(duì)(并相關(guān)地介紹了)適用于對(duì)液流的第一部分(即先排尿液)進(jìn)行取樣的裝置和方法，然而該裝置和方法還可用來(lái)在已經(jīng)采集了第一部分之后采集一個(gè)或多個(gè)后續(xù)樣本。因此，來(lái)自溢流部分的液體可被采集(全部或部分地)用于任何后續(xù)的目的，而與第一部分樣本是否為所需的或僅是要被除掉的無(wú)關(guān)。當(dāng)進(jìn)行尿液的診斷測(cè)試時(shí)，先排和后排尿液(例如中間的尿液流)可被采集起來(lái)，并且可對(duì)任何或所有的樣本進(jìn)行測(cè)試。
具體實(shí)施例和最佳方式的描述下面將借助示例并參考附圖來(lái)介紹本發(fā)明的具體實(shí)施例，在圖中

圖1是采用了本發(fā)明的尿液取樣器的透視圖；圖2是圖1所示取樣器的后視圖；圖3是圖1所示取樣器的左視圖；圖4是圖1所示取樣器的正視圖；圖5是圖1所示取樣器的平面圖；圖6是圖1所示取樣器的底視圖；圖7是圖1所示取樣器的垂直剖視圖；圖8是與圖1所示基本上相同的取樣器的側(cè)視圖，顯示了如圖9、10和11所示的橫截面位置；和圖12到26是在尿液采集的不同階段中圖1所示取樣器的中央部分的垂直剖視圖。
一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例提供了由塑料部件制成的尿液取樣器，如圖1-6和圖7的剖視圖所示。在圖8到11中顯示了一個(gè)基本上相同的取樣器，不同之處僅是一些結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。這些實(shí)施例的取樣器由可加工的丙烯酸系衍生物制成。為了進(jìn)行大批量生產(chǎn)，優(yōu)選通過(guò)注塑來(lái)制造取樣器，并且使用適用于注塑的不同塑料。
下述實(shí)施例中的取樣器尺寸開(kāi)發(fā)用于丙烯酸材料。如果取樣器由不同的材料制成，那么需要對(duì)取樣器的尺寸進(jìn)行一些修改，尤其是在該材料的潤(rùn)濕特性(用于待取樣液體)與丙烯酸顯著不同時(shí)。取樣器的操作原理是獨(dú)立于材料的，然而，根據(jù)本文的公開(kāi)內(nèi)容，僅要求屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)的常規(guī)、非創(chuàng)造性研究便可從不同的材料中制出取樣器或制出用于不同液體的取樣器。
取樣器2包括上部4、閥部分6和樣本腔8。閥部分被推入配合到上部的下端上，提供了液密密封，并且被卡子10所固定住。樣本腔被推入配合到閥部分上，提供了液密和氣密密封?？ㄗ颖ＷC了能夠在不會(huì)無(wú)意中使上部和閥部分脫開(kāi)的情況下取出樣本腔。
該實(shí)施例的取樣器設(shè)計(jì)用在基本上垂直的方位下，其中樣本腔處于底部。下文將在該方位中進(jìn)行介紹。
上部的上端形成了用于接受尿液的漏斗12。設(shè)置了把手14以供使用者在提供尿液樣品時(shí)握住取樣器。在漏斗中設(shè)有導(dǎo)流片16，其可調(diào)節(jié)尿液的流量并降低漏斗出口18處的紊流。為了方便制造，把手、導(dǎo)流片和漏斗的一部分可模制成一個(gè)單獨(dú)部件，并通過(guò)夾子19緊固到上部的其余部分上。
漏斗出口18通到位于取樣器上部中的先集(first-catch)容器20中。先集容器基本上為圓柱形，但在其下端處例外，在此處該先集容器通過(guò)截頭錐體式錐形部分22連接到基本上圓柱形的閥入口24中，閥入口24優(yōu)選具有圓形截面。在尿液樣品進(jìn)入到漏斗中時(shí)，它排放到先集容器中，并且以圓柱形流的方式流經(jīng)閥入口而離開(kāi)取樣器的上部。流率主要取決于閥入口和錐形部分的截面和長(zhǎng)度，以及先集容器中的液柱。
在漏斗出口的層位之下和先集容器的上端處，主溢流部分26通到垂直的排出通道28中，其向下延伸并基本上平行于先集容器和閥入口。
當(dāng)取樣器的上部固定在閥部分上時(shí)，閥入口形成了閥30的最上方部件。閥的結(jié)構(gòu)可從圖7、9、10和11的剖視圖中看到。
閥入口在其下端處通到截流腔32中。該腔的水平截面大于閥入口的水平截面，并且其側(cè)壁相對(duì)于閥入口的壁回退，因此不會(huì)干涉到流出閥入口的尿液。截流腔水平地延伸到截流腔的溢流部分34中，其通到排出通道28中。
錐形通道38從截流腔中向下延伸出來(lái)，其通向一個(gè)狹窄的大致圓柱形的閥出口36，該閥出口36通到樣本腔中。閥出口與閥入口對(duì)齊，優(yōu)選具有圓形截面，并具有比閥入口稍大一些的直徑。因此在使用中，來(lái)自閥入口的尿液流最初以不會(huì)與截流腔或閥出口的壁相接觸的方式流過(guò)截流腔和閥出口。
閥出口稍稍偏向樣本腔的一側(cè)。這便為通風(fēng)管40提供了空間，通風(fēng)管40在樣本腔內(nèi)延伸，豎直地穿過(guò)截流腔并在其上端42處通到通風(fēng)管凹部44中。通風(fēng)管的下端是不通的，但在通風(fēng)管側(cè)壁中的其下端附近形成了一個(gè)或多個(gè)通風(fēng)孔46。這些孔優(yōu)選既不朝向樣本腔和閥出口的中心敞開(kāi)，也不在朝向樣本腔壁中的最近部分的反方向上敞開(kāi)，而是朝向圖7的截面面向內(nèi)或向外橫向地敞開(kāi)。這便降低了噴到樣本腔中的液體過(guò)早堵住通風(fēng)孔的危險(xiǎn)。
通風(fēng)管模制成取樣器閥部分的一部分，在裝配取樣器時(shí)，通風(fēng)管的上端進(jìn)入到通風(fēng)管凹部中，該凹部是取樣器上部中的一個(gè)模制出來(lái)的凹腔。在裝配取樣器時(shí)，通風(fēng)管凹部與截流腔相連并從中向上延伸出來(lái)，通風(fēng)管的上端延伸到閥入口24邊上的凹部中。
如圖11的橫截面所示，通風(fēng)管不必為圓形的截面，但優(yōu)選是狹長(zhǎng)或弧形的截面，以便使通風(fēng)截面積最大，同時(shí)使通風(fēng)管與閥出口以及進(jìn)入到樣本腔中的尿液間隔開(kāi)。樣本腔優(yōu)選能夠自由地通風(fēng)，以允許先排尿液盡可能快地流入到樣本腔中。這便降低了先排尿液在先集容器中與尿液樣品的后排部分混合起來(lái)的危險(xiǎn)。
圖12到26顯示了在從尿液樣品中采集先排尿液樣本的期間該實(shí)施例的取樣器的操作。各圖以剖面形式顯示了取樣器，省略了其上端和下端以便集中于閥的操作上。在圖12中顯示了用于標(biāo)識(shí)取樣器部件的標(biāo)號(hào)，但在圖13到26中為清晰起見(jiàn)而省去了這些標(biāo)號(hào)。
圖13顯示了進(jìn)入到漏斗中并在漏斗和導(dǎo)流片之間排放到先排腔中的尿液樣品100。最初，尿液流經(jīng)閥入口24，以圓柱形液柱或射流102的形式進(jìn)入到取樣器腔中。尿液柱或射流102的直徑主要取決于閥入口的形狀和大小，并設(shè)置成可使液柱在該階段中直接流經(jīng)截流腔和閥出口。
經(jīng)由閥入口的流率預(yù)設(shè)成比到漏斗中的流率更低，因此，如圖14所示，先排腔20，22內(nèi)的處于閥入口上方的液位開(kāi)始如圖14到16所示地上升，直到其達(dá)到正好低于主溢流部分26的液位104時(shí)為止，如圖16所示。在這一期間，樣本腔中的液位106上升。在該時(shí)間點(diǎn)之后，如圖17所示，尿液108開(kāi)始流入到主溢流部分和排出通道28中，阻止了液位在取樣器中進(jìn)一步上升。
如圖17所示，大約在這一階段，樣本腔中的液位110上升到覆蓋了通風(fēng)管40端部附近的通風(fēng)孔46。在圖17中，這發(fā)生在與先集容器中的液體經(jīng)主溢流部分溢出大約相同的時(shí)間。然而情況并不總是如此。例如，如果尿液樣品提供得更快一些，先集容器就會(huì)在樣本腔中的液位覆蓋通風(fēng)孔之前產(chǎn)生溢流。
在填充樣本腔到通風(fēng)孔被覆蓋住的時(shí)間點(diǎn)之間，因液體而從樣本腔中排出的空氣流過(guò)通風(fēng)孔，沿著通風(fēng)管流經(jīng)通風(fēng)管凹部，并且經(jīng)由截流腔溢流部分逸出。然而當(dāng)通風(fēng)孔被覆蓋住時(shí)，空氣不再能夠沿該路徑逸出。唯一的逸出路徑是向上經(jīng)由閥出口(與進(jìn)入樣本腔的尿液體積并排地)并經(jīng)由截流腔溢流部分。由于樣本腔中的空氣逆著尿液的流動(dòng)方向而向上流過(guò)閥出口，并且樣本腔內(nèi)的空氣壓力升高，因此尿液的體積受到干擾，并且膨脹且接觸到閥出口的壁。尿液柱的初始膨脹顯示于圖17中的標(biāo)號(hào)112處。
當(dāng)尿液柱圍繞其整個(gè)周邊潤(rùn)濕了閥出口時(shí)，不再有空氣能從樣本腔中逸出。尿液和閥出口的壁之間的毛細(xì)吸引與樣本腔內(nèi)的增大空氣壓力的組合防止了尿液114進(jìn)一步流經(jīng)閥出口，如圖18所示。
這便有效地關(guān)閉了閥30。如圖18到20所示，沒(méi)有尿液會(huì)進(jìn)入到樣本腔中，從先集容器中流經(jīng)閥入口的尿液填充了截流腔。該液體覆蓋了通風(fēng)管凹部的下端，提供了可防止空氣離開(kāi)樣本腔的額外密封。如圖20所示，這一液體116經(jīng)由截流腔溢流部分而逸出。同時(shí)，如果尿液仍然進(jìn)入到漏斗中，那么處于收集容器上方的任何多余部分118將經(jīng)由主溢流部分逸出。
當(dāng)尿液樣品到漏斗中的輸送停止時(shí)，如圖21所示，高于主溢流部分的任何液體120便會(huì)經(jīng)由主溢流部分排放，而先集容器和截流腔中的液體經(jīng)由截流腔溢流部分排放。這一過(guò)程如圖22到25所示地持續(xù)進(jìn)行，直到先集容器和截流腔排空為止。取樣器的最終構(gòu)造如圖26所示，其中所需的樣本處于樣本腔中，少量體積的尿液122留在閥出口中，并通過(guò)毛細(xì)吸引保持住。然后便可從取樣器的其余部分上拆下樣本腔以用于分析或其它目的，不會(huì)使閥出口中的液體122流出。
可以看到，樣本腔中的尿液樣本可有利地包含絕大部分的先排尿液，樣品的后續(xù)部分已經(jīng)被引導(dǎo)到排出通道28中。
還可以看到，在如圖26所示的取樣器的最終構(gòu)造中，樣本被牢固地保存在樣本腔中，即使在取樣器傾斜或倒置時(shí)也是如此。一旦閥出口被毛細(xì)吸引所阻塞且通風(fēng)孔被樣本覆蓋住，樣本腔內(nèi)的氣鎖便可有利地阻止樣本經(jīng)由閥出口或通風(fēng)管逸出。
取樣器的特征部分及功能漏斗12漏斗的角度選擇成可促進(jìn)到先集容器中的有效流動(dòng)。如果漏斗角度太平坦，那么尿液可能會(huì)在漏斗中產(chǎn)生不希望的混合。然而，如果漏斗角度太陡峭，那么尿液被迫過(guò)快地進(jìn)入到先集容器中，導(dǎo)致在容器中產(chǎn)生紊流和混合。
在該實(shí)施例中，漏斗的兩個(gè)相對(duì)壁之間的漏斗角度為40度。
導(dǎo)流片16導(dǎo)流片應(yīng)當(dāng)能防止尿液直接噴射到先集容器或溢流部分中，前一情況會(huì)導(dǎo)致混合，后一情況會(huì)冒喪失先排尿液的危險(xiǎn)。導(dǎo)流片的輪廓應(yīng)當(dāng)選擇成可促進(jìn)取樣器內(nèi)的切向流動(dòng)而非垂直流動(dòng)，從而降低混合并在先集容器填滿時(shí)促進(jìn)到主溢流部分中的流動(dòng)。這可幫助實(shí)現(xiàn)取樣器的目的，即采集樣品中的最初幾毫升尿液。
當(dāng)尿液樣品最初進(jìn)入取樣器中時(shí)，它進(jìn)入到先集容器中并立即開(kāi)始流入到樣本腔中。閥入口限制了尿液的流率，因此在填充樣本腔時(shí)，先集容器中的尿液液位上升。因此，希望限制尿液在先集容器中的混合，否則尿液樣品的后排部分可能會(huì)在先集容器的下端處與先排尿液混合并進(jìn)入到樣本腔中，這會(huì)不利地稀釋樣本。導(dǎo)流片的設(shè)計(jì)有助于減小這種混合，這是通過(guò)促進(jìn)取樣器、尤其是先集容器內(nèi)的水平而非垂直的流動(dòng)方向來(lái)實(shí)現(xiàn)的。有利的是，限制垂直流動(dòng)會(huì)導(dǎo)致尿液在先集容器中分層，其中更濃的先排尿液位于底部處并將流入到樣本腔中，而含有較大比例的后排尿液樣品的尿液處于上方。
在該實(shí)施例中，導(dǎo)流片端部與漏斗內(nèi)部之間的間隙應(yīng)當(dāng)在1.5毫米和3.0毫米之間。小于1.5毫米的間隙趨向于限制流動(dòng)，并使尿液采集在導(dǎo)流片之上進(jìn)行，這便干擾了到取樣器中的流動(dòng)。大于3.0毫米的間隙趨向于導(dǎo)致使尿液樣品直接噴射到主溢流部分或先集容器中的危險(xiǎn)。
先集容器該容器可收集先排尿液，不論樣品的輸送速度有多快，并且限制與經(jīng)由主溢流部分逸出的樣品后排部分的混合。實(shí)際上，樣本中最初的約1毫升或2毫升會(huì)在填充先集容器時(shí)很快進(jìn)入到樣本腔中。如果所需的樣本大小例如為4毫升，那么樣本的余量將在該階段中容納在先集容器的下部中，并逐漸排放到樣本腔中。圖13到16顯示了該實(shí)施例中的這一過(guò)程。在填充先集容器時(shí)，其上部容納有一些液體，它們并不會(huì)形成一部分樣本，而是有效地形成了一個(gè)緩沖部分，以防止先集容器下部中的液體產(chǎn)生紊流，并且防止因更多的尿液進(jìn)入到取樣器中而引起的混合，因此這便有助于減少樣本的稀釋。這是上述分層現(xiàn)象的一個(gè)方面。因此，先集容器的容量?jī)?yōu)選應(yīng)當(dāng)大于所需的樣本體積減去樣本中的在填充先集容器之前進(jìn)入樣本腔中的那一部分的體積再加上緩沖液體的體積。實(shí)際上，對(duì)于幾毫升的樣本體積來(lái)說(shuō)，這意味著先集容器的容量?jī)?yōu)選大致等于將被采集的所需樣本體積。
先集容器的直徑應(yīng)當(dāng)選擇成可防止或減少容器底部處的尿液與容器中較高部分處的尿液之間的混合，如果直徑太大就會(huì)產(chǎn)生這種情況(先集容器中的混合和分層問(wèn)題在關(guān)于導(dǎo)流片設(shè)計(jì)的討論中也有介紹)。然而，如果先集容器的直徑或體積太小，那么先排尿液的一部分可能會(huì)經(jīng)由主溢流部分而喪失。
如上所述，先集容器優(yōu)選具有能夠防止樣本稀釋的最小體積，但還希望其直徑或截面不要過(guò)大。因此，需要在這些尺寸之間進(jìn)行權(quán)衡，以便防止先集容器的高度過(guò)大，因此防止取樣器的高度過(guò)大。
在該實(shí)施例中，容器的圓柱形部分的直徑為10毫米，其高度為50毫米。這對(duì)4毫升的樣本體積來(lái)說(shuō)是比較適宜的。對(duì)于幾毫升的不同樣本體積來(lái)說(shuō)，先集容器的高度或其它尺寸可有利地變化以便使容器的體積與樣本的體積基本上一樣大。
先集容器的截頭錐體部分22先集容器的該下部可稱為容器漏斗，其使先集容器的直徑向下過(guò)渡到閥入口的直徑。容器漏斗的角度應(yīng)當(dāng)如下地選擇。如果該角度太平坦，則到閥入口中的流動(dòng)受到限制。如果角度太陡峭，則會(huì)促進(jìn)經(jīng)由閥入口的過(guò)快流動(dòng)。在該實(shí)施例中，容器漏斗的長(zhǎng)度為10毫米，并從10毫米直徑的先集容器過(guò)渡到3.2毫米直徑的閥入口。
閥入口在該實(shí)施例中，存在著3.2毫米直徑的圓柱體。這便提供了經(jīng)由閥出口進(jìn)入到樣本腔中的尿液的聚集射流或液柱。
閥入口的直徑不應(yīng)太小，在這種情況下產(chǎn)生的尿液射流可穿過(guò)被毛細(xì)作用保持在閥出口中的尿液滴，并可防止在已經(jīng)采集了樣本之后到樣本腔中的進(jìn)一步流動(dòng)。
通向閥出口的錐形通道38如上所述，來(lái)自閥入口的尿液柱首先經(jīng)由閥出口直接進(jìn)入到樣本腔中。在該階段中，重要的是尿液可自由地流入到樣本腔中，因此希望能夠防止尿液柱潤(rùn)濕閥出口的整個(gè)周邊，這種情況可能會(huì)導(dǎo)致被毛細(xì)作用保持在閥出口中的液體封塞，并且過(guò)早地干擾或阻止尿液到樣本腔中的進(jìn)一步流動(dòng)。
如果取樣器在樣品采集期間傾斜，那么閥入口所產(chǎn)生的尿液柱會(huì)向下彎曲。設(shè)置通到閥出口的錐形入口可以增大取樣器在使用期間被傾斜的容許限度，這是通過(guò)減少尿液柱與閥出口周邊或閥出口一旁的截流腔表面之間的接觸的產(chǎn)生機(jī)率或接觸程度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
閥出口36閥出口的尺寸優(yōu)選可根據(jù)下述因素來(lái)選擇。其直徑應(yīng)當(dāng)小得足以使樣本腔中的采集樣本通過(guò)閥出口中的懸浮尿液滴或堵塞部分中的表面張力而保持密封。通到閥出口中的錐形通道38有助于應(yīng)付離開(kāi)閥入口的尿液流中的任何不規(guī)則性，它們可能是因紊流或取樣器的傾斜而產(chǎn)生的。
另一因素是閥入口和閥出口的大小和位置之間的關(guān)系。在上述實(shí)施例中，閥出口與閥入口對(duì)齊，并具有比閥入口稍大一些的直徑。這是一種實(shí)現(xiàn)取樣器這一方面的功能要求的方法，其中來(lái)自閥入口的尿液柱應(yīng)當(dāng)可自由地穿過(guò)閥出口，直到在樣本腔內(nèi)的預(yù)定液位處液柱中斷，并且在閥出口中形成液體封塞，這便導(dǎo)致其它的尿液將轉(zhuǎn)移到截流腔中。因此，閥出口可具有任何尺寸或方位，只要能夠滿足這些功能要求；例如，它可以相對(duì)于閥入口傾斜，使得尿液最初撞擊在閥出口一側(cè)的壁上，并且沿著該壁流入到樣本腔中。
在該實(shí)施例中，閥出口是直徑為4.2毫米且長(zhǎng)度為8.5毫米的圓柱體。其入口處的錐形通道為3.5毫米長(zhǎng)，并以30度的角度張開(kāi)。
通風(fēng)孔46各通風(fēng)孔應(yīng)當(dāng)足夠小，使得當(dāng)樣本腔中的尿液液位上升到覆蓋了通風(fēng)孔時(shí)，尿液因表面張力而無(wú)法進(jìn)入到通風(fēng)管中。所有通風(fēng)孔(或槽)的總截面積應(yīng)當(dāng)大得足以允許空氣經(jīng)由通風(fēng)管足夠快地逸出，從而允許填充樣本腔；希望能夠足夠快速地填充樣本腔，以防止先集容器中的先排尿液與尿液樣品的后排部分產(chǎn)生不必要的混合。
例如可以有利地使用槽形通風(fēng)孔而非圓形通風(fēng)孔，以便增強(qiáng)氣流并同時(shí)減小通風(fēng)孔的最小橫向尺寸，因此表面張力可以更容易地堵住通風(fēng)孔。
在該實(shí)施例中，任一通風(fēng)孔的最大尺寸為0.5毫米，以便防止尿液進(jìn)入到通風(fēng)管中，而所有通風(fēng)孔的最小總開(kāi)孔面積為0.8平方毫米，以便提供足夠的空氣流率。
通風(fēng)管40如上所述，該實(shí)施例中的通風(fēng)管的下端可被密封，通風(fēng)孔優(yōu)選形成在通風(fēng)管中的其端部附近的一側(cè)以及通風(fēng)管的既不朝向進(jìn)入樣本腔的尿液柱也不朝向樣本腔的最遠(yuǎn)離進(jìn)入尿液柱的壁的一側(cè)上。當(dāng)尿液進(jìn)入到樣本腔中時(shí)，它趨向于濺出來(lái)，在樣本腔的最遠(yuǎn)離閥出口的壁的附近上升得較高。這是由尿液流在樣本腔的底部處旋轉(zhuǎn)并沿樣本腔壁流動(dòng)的趨勢(shì)所驅(qū)動(dòng)的。因此，通風(fēng)孔在通風(fēng)管側(cè)面上的定位有助于控制通風(fēng)孔的不希望有的或過(guò)早的濺射。
通風(fēng)管的上端嵌入到通風(fēng)管凹部中。應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)截流腔在樣本腔中的樣本采集之后溢出時(shí)，凹部的下端被尿液的存在所密封，這有助于保持樣本腔中的空氣壓力，這又防止了尿液進(jìn)一步進(jìn)入到樣本腔中。
在該實(shí)施例中，通風(fēng)管凹部的壁與通風(fēng)管間隔開(kāi)0.25毫米到0.5毫米之間的一段距離。
截流腔32截流腔的高度決定了閥入口和閥出口之間的距離，因此可能會(huì)影響它們直徑之間的關(guān)系。截流腔的容量還會(huì)影響通風(fēng)管凹部在樣本采集后被多快和多有效地密封。另外，截流腔的高度會(huì)影響取樣器在使用期間被傾斜的容許限度，假定離開(kāi)閥入口的尿液流必須如上所述地流經(jīng)截流腔和閥出口。
如果截流腔體積太大或其高度太大，那么在尿液停止流入到樣本腔中和開(kāi)始流入到截流腔中之后，可能要花較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)到達(dá)并覆蓋通風(fēng)管凹部。這便帶來(lái)了不可靠性，這是因?yàn)樵诎疾客L(fēng)管被覆蓋之前，樣本腔的密封取決于閥出口中的液體封塞以及密封了通風(fēng)孔的毛細(xì)作用。如果截流腔的體積過(guò)小或其高度過(guò)小，那么如果從閥入口流入的尿液柱偶然撞擊到截流腔內(nèi)的閥出口邊緣，那么會(huì)有足量的液體聚集在截流腔中，覆蓋住通風(fēng)管凹部并導(dǎo)致閥過(guò)早關(guān)閉。同樣，例如如果取樣器在尿液采集期間傾斜或過(guò)度晃動(dòng)，那么也存在可靠性方面的問(wèn)題，這會(huì)導(dǎo)致不一致的操作。
可以理解，其它特征部分如閥出口的錐形入口通道也會(huì)影響取樣器操作的這些方面；錐形通道的形狀和大小會(huì)影響尿液柱撞擊閥出口邊緣附近的截流腔表面(或其錐形入口通道)以及過(guò)早使液體轉(zhuǎn)向到截流腔中的危險(xiǎn)。
在該實(shí)施例中，截流腔為3.5毫米高，并具有約320立方毫米的體積。
截流腔的溢流部分34該溢流部分允許尿液從溢流腔中逸出到排出通道。溢流部分的截面積必須不能過(guò)大，否則會(huì)使截流腔過(guò)快排空，這將破壞通風(fēng)管凹部的底部處由截流腔內(nèi)的尿液所提供的密封。如果截流腔的溢流部分過(guò)小，那么在樣本腔被填充到所需液位時(shí)就沒(méi)有足夠流量經(jīng)由截流腔來(lái)足夠快地堵塞通風(fēng)管凹部。
在該實(shí)施例中，截流腔的溢流部分是直徑為2.4毫米的圓柱形通道。
取樣器特性該實(shí)施例的取樣器設(shè)計(jì)用于采集2毫升的樣本。它設(shè)計(jì)成可在15毫升到30毫升每秒之間的尿液流率下工作。對(duì)其它應(yīng)用而言，取樣器的各部件的尺寸可適當(dāng)?shù)刈兏?，以便例如可采?毫升或10毫升的樣本。希望樣本盡可能地純凈，理想的是僅含有所需體積的先排尿液。然而通常來(lái)說(shuō)，樣本與尿液樣品的后排部分的一些稀釋會(huì)因先集容器中的混合而產(chǎn)生。例如，試驗(yàn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了10毫升樣本的采集，其中各樣本從最初的12毫升(或更多)尿液樣品中采集。
為了可靠地操作，由于部件如閥出口和截流腔的潤(rùn)濕是可預(yù)測(cè)的，因此取樣器的內(nèi)表面保持清潔和干燥是很重要的。在一個(gè)實(shí)施例中，取樣器制造成一次性的物品，并在使用前保存在密封容器中，這就保證了它在使用時(shí)是清潔且干燥的。如果要再次使用取樣器，將其拆開(kāi)以進(jìn)行有效的清潔和干燥是很重要的。
其它實(shí)施例在一個(gè)更簡(jiǎn)單的實(shí)施例中，樣本腔未設(shè)有延伸到腔的通風(fēng)管，而閥出口通過(guò)延伸到樣本腔中的管狀部分加長(zhǎng)。在填充樣本腔時(shí)，來(lái)自閥入口的液體柱流經(jīng)閥出口，而來(lái)自腔中的空氣與液柱并排地經(jīng)由閥出口排出。當(dāng)樣本腔中的尿液液位達(dá)到尿液閥出口的端部時(shí)，不會(huì)有空氣進(jìn)一步逸出，液柱在閥出口處斷開(kāi)，閥出口的周邊被潤(rùn)濕，并且形成了液體封塞。這便關(guān)閉了閥，使尿液從閥入口轉(zhuǎn)移流到截流腔中并流經(jīng)截流腔的溢流部分。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)液流的第一部分進(jìn)行取樣的取樣器，其中所述第一部分穿過(guò)閥進(jìn)入到樣本腔中，所述閥包括與所述取樣器的入口相連的閥入口；通到所述樣本腔中的閥出口，所述閥出口在使用中基本上位于所述閥入口之下；將所述閥入口與所述閥出口隔開(kāi)的截流腔；和從所述截流腔中引出的閥溢流部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的取樣器，其特征在于，所述閥出口的橫截面具有與所述閥入口基本上相同的形狀，并且具有較大的橫向尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的取樣器，其特征在于，所述閥出口與所述閥入口對(duì)齊。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的取樣器，其特征在于，所述取樣器還包括在通風(fēng)入口和通風(fēng)出口之間延伸的通風(fēng)管，所述通風(fēng)入口位于所述樣本腔內(nèi)，所述通風(fēng)出口在使用中位于所述閥出口上方的層位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的取樣器，其特征在于，所述通風(fēng)入口在所述樣本腔中的層位決定了待采集液體在所述樣本腔中的層位，在使用中，所述閥在所述樣本腔中的液體到達(dá)所述通風(fēng)入口時(shí)關(guān)閉并形成阻礙，基本上防止了空氣從所述樣本腔中的進(jìn)一步排放。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的取樣器，其特征在于，所述通風(fēng)出口通到通風(fēng)管凹部中，其在使用中從所述截流腔中向上延伸。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的取樣器，其特征在于，在于所述樣本腔內(nèi)采集了所述樣本之后，在使用期間進(jìn)入到所述閥中的其它液體經(jīng)由所述閥溢流部分排出。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的取樣器，其特征在于，所述取樣器入口包括通到所述閥入口中的先集容器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的取樣器，其特征在于，所述取樣器入口包括主溢流部分，其在使用期間位于所述先集容器的上端。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的取樣器，其特征在于，所述取樣器入口包括通到所述先集容器中的入口漏斗，所述漏斗可選擇性地設(shè)有用于減少所述先集容器內(nèi)的紊流的導(dǎo)流片。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的取樣器，其特征在于，所述截流腔的溢流部分和所述主溢流部分通到所述取樣器的一個(gè)共用溢流部分出口中。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的取樣器，其特征在于，所述樣本腔是可拆卸的。
13.一種使用根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的取樣器來(lái)對(duì)液流的第一部分進(jìn)行取樣的方法，包括步驟操作所述取樣器以便使液體最初流經(jīng)所述閥入口，然后流經(jīng)所述截流腔和閥出口；在所述樣本腔中采集液體，直到液體達(dá)到使得流經(jīng)所述閥出口的液流被中斷的預(yù)定液位，因此其接觸并潤(rùn)濕所述閥出口的壁，阻塞所述閥出口并關(guān)閉所述閥，防止液體進(jìn)一步流入到所述樣本腔中；和使流經(jīng)所述閥入口的其它液體轉(zhuǎn)移而流經(jīng)所述截流腔和閥溢流部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定液位處于所述閥出口的引出端，所述液流被所述樣本腔中的覆蓋了所述閥出口引出端的液體所中斷。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其特征在于，使用了還包括通到所述閥入口中的先集容器和在使用中位于所述先集容器的上端處的主溢流部分的取樣器，包括步驟將液體輸送到所述先集容器中，然后流入到所述閥入口中；在所述先集容器填滿時(shí)使多余液體經(jīng)由所述主溢流部分排出；和在所述閥關(guān)閉后經(jīng)由所述閥入口、截流腔和閥溢流部分來(lái)排空所述先集容器。
16.一種用于根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一項(xiàng)所述的液體取樣器的閥。
17.一種參考附圖基本上如這里所述的液體取樣器。
18.一種參考附圖基本上如這里所述的閥。
19.一種參考附圖基本上如這里所述的液體取樣方法。
20.一種先排尿液取樣器，包括用于采集先排尿液樣本的樣本腔；和閥，其用于使樣本在所述閥關(guān)閉之前進(jìn)入到所述樣本腔中，以轉(zhuǎn)移后排尿液使其離開(kāi)所述樣本腔。
21.根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一項(xiàng)所述的液體取樣器，其特征在于，所述取樣器還設(shè)有用于采集溢流液體的采集部件。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的尿液取樣器，其特征在于，所述尿液取樣器還設(shè)有用于采集被轉(zhuǎn)移的后排尿液的采集部件。
23.一種用于采集液流中的一部分的方法，所述部分與所述液流中的第一部分不同，其使用根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一項(xiàng)或權(quán)利要求20到22中任一項(xiàng)所述的取樣器，包括步驟操作所述取樣器以便使液體最初流經(jīng)所述閥入口，然后流經(jīng)所述截流腔和閥出口；在所述樣本腔中采集液體，直到液體達(dá)到使得流經(jīng)所述閥出口的液流被中斷的預(yù)定液位，因此其接觸并潤(rùn)濕所述閥出口的壁，阻塞所述閥出口并關(guān)閉所述閥，防止液體進(jìn)一步流入到所述樣本腔中；使流經(jīng)所述閥入口的其它液流轉(zhuǎn)移到流經(jīng)所述截流腔和閥溢流部分；和采集所述被轉(zhuǎn)移的溢流液體。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定液位處于所述閥出口的引出端，所述液流被所述樣本腔中的覆蓋了所述閥出口引出端的液體所中斷。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的方法，其特征在于，使用了還包括通到所述閥入口中的先集容器和在使用中位于所述先集容器的上端處的主溢流部分的取樣器，包括步驟將液體輸送到所述先集容器中，然后流入到所述閥入口中；在所述先集容器填滿時(shí)使多余液體經(jīng)由所述主溢流部分排出；和在所述閥關(guān)閉后經(jīng)由所述閥入口、截流腔和閥溢流部分來(lái)排空所述先集容器。
26.一種用于診斷的方法，包括步驟采集先排尿液樣本；和對(duì)所述樣本進(jìn)行測(cè)試。
27.一種用于診斷液體樣本的方法，包括步驟采用根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一項(xiàng)或權(quán)利要求20到22中任一項(xiàng)所述的取樣器來(lái)采集樣本；和測(cè)試所述樣本以診斷分析物是否存在或其濃度。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，采集的是先排尿液樣本。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，采集的是溢流的尿液樣本。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，采集的是中間的尿液樣本。
31.一種根據(jù)權(quán)利要求27到30中任一項(xiàng)所述的用于診斷所述樣本源中的衣原體感染的方法。
32.根據(jù)權(quán)利要求27到30中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述分析物是所述樣本源中的衣原體感染的指標(biāo)。
33.一種根據(jù)權(quán)利要求27到30中任一項(xiàng)所述的用于衣原體診斷的方法。
全文摘要
一種用于對(duì)液流的第一部分進(jìn)行取樣的取樣器，其中液流進(jìn)入到取樣器入口(12)中。樣本經(jīng)過(guò)閥(30)而進(jìn)入到樣本腔(8)中，然后閥關(guān)閉，將液流的其余部分轉(zhuǎn)移到取樣器溢流部分(6)中。閥包括與取樣器入口相連的閥入口(24)、通到樣本腔中并在使用中基本上位于閥入口之下的閥出口(38，36)、將閥出口與閥入口隔開(kāi)的截流腔(32)，以及從截流腔通到取樣器溢流部分(6)中的閥溢流部分(34)。當(dāng)樣本腔中液位上升到預(yù)定液位時(shí)，它便中斷了液體經(jīng)由閥的流動(dòng)，將后面流經(jīng)閥入口的液體轉(zhuǎn)移到截流腔中并流經(jīng)閥溢流部分。
文檔編號(hào)G01N33/48GK1684633SQ03822482
公開(kāi)日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2003年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月26日
發(fā)明者G·T·L·斯梅塔姆, P·J·斯坦庫(kù)斯, S·C·哈茨勒伍德, E·C·B·納達(dá)拉, C·A·維斯尼夫斯基 申請(qǐng)人:真實(shí)世界診斷有限公司