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快速血液挤压和采样
    背景技术 本申请通常涉及收集和分析体液样本的领域。
     例如用于血糖、 胆固醇等的便携式血液测试设备由于其改进的便利性而在家庭诊 断、 医疗和 / 或兽医环境中广受欢迎。便携式测试的一个重大缺点是与刺穿表皮来收集流 体样本相关联的疼痛。通过在较浅的深度刺入表皮可以减少疼痛， 但是通常提取到较少的 血液和 / 或组织液。对于家庭诊断市场， 消费者希望这种测试无痛、 方便并且短暂， 以便最 小程度地干扰日常活动。 在当前市场， 主要使用非集成式测试产品， 其中单独的刺血针与测 试条被用于提取和分析流体样本。 然而， 为了确保成功测试， 这些非集成式方法通常需要相 对大的样本容积， 因此， 它们需要让人疼痛的深切口。由于涉及多个单独的步骤， 所以这些 非集成式系统不是很方便并且需要大量时间来进行成功的测试。
     已经提出了集成式一次性设备， 将一些类型的刺血针或针与诸如测试条的测试工 具合并， 使得剌穿、 流体收集和样本分析步骤在单个单元内几乎同时发生。 尽管集成式一次 性设备更加方便且能够在较浅的刺入深度收集较少的血液样本， 但是集成式一次性设备由 于很多因素还未取得商业成功。集成式一次性设备由于若干因素还没有实现商业成功。一 个主要因素在于当前批量集成式一次性设备的低成功测试率。 当前测试方法使用单独的刺 血针和测试条。在传统测试中， 使用刺血针来刺穿表皮， 并且当血滴在表皮上形成时， 使用 单独的测试条来收集并分析样本。 使用当前的这些方法， 如果其中一个步骤证实有问题， 则 可以进行其它步骤或选择， 从而可以获得成功测试而不需要放弃整个过程。 换句话说， 使用 传统的非集成式方法， 用户可以介入收集过程以确保可以进行成功测试。 例如， 用户可以在 切口周围再刺穿表皮和 / 或挤捏表皮， 以提取额外的流体， 而不浪费测试条。相反， 在集成 式一次性设备中流体收集失败的各种来源本质上是积累的， 从而失败的测试导致集成式一
     次性设备的全部损失。 典型地使用集成式一次性设备， 用户获得一次机会， 因此必须无误地 进行刺穿表皮、 抽出流体和分析流体的各个步骤中的全部。 如果一个步骤失败， 则整个测试 失败， 并且集成式一次性设备通常就浪费了， 需要用新的来替代， 从而抹煞了集成式系统的 一些优点。应该认识到， 这些测试失败可能造成系统的操作成本非常昂贵。此外， 需要多次 尝试以进行成功的测试会使用户厌烦。
     因此， 需要在这个领域进行改进。 发明内容 鉴于上述问题， 发明人发现 ： 通过在反射动作发生之前刺入表皮并且从表皮收集 体液来解决使用集成式一次性设备收集液体以实现高收集成功率的问题。 反射动作通常在 样本收集期间响应于与刺入表皮相关联的疼痛发生。 例如， 当某人切他的手指时， 他的第一 反应是使手指撤离疼痛源。 虽然这种反射动作在许多情况下对于避免进一步的伤害是有用 的， 但是这种反射动作对于体液收集和测试是不利的。 具体地， 用户可能在能够收集足够的 样本之前将他的手指或其它身体部位从收集设备抽回或移离。此外， 手指或其它身体部位 可能因为疼痛变得绷紧， 从而束缚血管并且使相应的流血减少。反射运动还可能损害所述
     设备以及使液体流出所述设备， 从而导致测试不成功。另一方面， 在反射动作发生之前， 通 过从表皮或其它组织收集体液并移开表皮刺入设备， 诸如刺血针或针， 能够以高成功率收 集液体。
     根据当前的疼痛理论， 疼痛的神经脉冲以大约 10 米每秒 (m/s) 行进。根据个体 的尺寸、 年龄、 健康等， 可以预见， 感知到手指上的疼痛的反应时间大约在 200 到 500 毫秒 (ms)。在发明人进行的测试中， 发现 ： 对于所测试的个体， 对疼痛的最快反应时间大约为 150ms。除了感知疼痛之外， 反射动作可能由于其它知觉暗示诸如视觉或听觉刺激而发生。 例如， 检测一个闪光开始的简单反应时间大约为 200ms 到 300ms。 对听觉刺激诸如对在跑道 中发令员的发令枪的最佳运动员反应时间通常在大约 120 到 160ms 的范围内。根据洞察力 和测试结果的支持， 发明人发现 ： 期望在大约 200ms 内尤其是在大约 150ms 内将刺入部件从 切口移开。 为了提供安全的缓冲， 因此期望整个刺入过程的发生不超过 100ms。 通过下面的 描述将认识到， 通过在刺入部件的开始刺入的大约 75ms 内撤回刺入部件， 发明人以商业上 成功的水平收集了体液。
     错误的测试结果还会是对于集成式设备中失败测试的关注以及来源。如前所述， 集成式设备的流体样本量可能相对少， 也就是说， 在次微升 ( 低于微升 ) 范围内。在一个具 体示例中， 样本体积可以从 20 纳升 (nl) 到 200nl， 而仍然在相对短的时间段实现准确的测 试结果。 这些较少量的样本量使得能够较快测试， 但是它们易为不准确的来源， 并且作为一 个实际问题， 对于准确地测试流体样本存在体积下限。 发明人发现， 流体收集以及分析期间 液体的蒸发是引起次微升或纳升范围内样本测试结果不准确的一个来源。 在这些微小的测 试体积中， 体积的很轻微的变化都可能引起分析物浓度测量的显著差异。发现具有开放毛 细管通道的集成式设备特别容易受到流体蒸发问题的影响。通过在刺入表皮的 500ms 内抽 取样本并且将样本放置在样本分析工具上， 解决了在具有开放毛细管通道的集成式设备中 样本量少于 1 微升的测试结果不准确的问题。在其它方面， 在 150 或 200ms 内放置流体以 进一步减少蒸发， 并且在另一方面， 在 100ms 内甚至在 75ms 内放置流体， 这带来进一步的益 处。通过以这种快速方式放置收集的流体， 仅发生最少的蒸发， 从而带来更准确的结果。
     为了实现短时间内集成式设备的高的流体收集成功率， 发明人发现至少三个一般 因素有助于成功的流体收集 ： 刺入部件的尖部设计 ； 刺入轮廓 ； 以及倚着表皮所应用的力 的量。此外， 发明人发现上述因素单独地不能形成持续且快速的流体收集。相反， 需要这些 因素的特定组合和水平。 具体地， 发明人发现 ： 通过对表皮之下的流体施压以便容易地将流 体引入到具有从刺入部件的尖部偏移的通道入口的毛细管通道， 并且以比刺入表皮期间更 低的速度将刺入部件从表皮撤回， 使得在反射动作发生之前将刺入部件完全从表皮撤出， 解决了实现高收集成功率收集流体的问题。
     考虑到刺入部件必须在相对短的时间期限收集流体， 在从表皮撤回之前， 刺入部 件中的毛细管通道有时不能充分填充。假设所收集的血液 ( 和 / 或其它体液 ) 的粘度或其 它特性可能限制毛细管通道可被填充的速率。 通过在刺入部件从表皮撤回之后用附着于刺 入部件的体液完全填充毛细管通道来解决在对与使用刺入部件刺入表皮相关联的疼痛做 出反应之前收集足够量的体液进行测试的问题。 换句话说， 发明人发现 ： 没有必要在刺入部 件被撤回之前使所有样本都进入毛细管通道， 而是仅需要在撤回之后毛细管通道内和 / 或 附着于刺入部件的样本位于能够被抽到毛细管通道中的位置。 如前所述， 意想地发现， 刺入部件的尖部设计影响流体收集的成功。 在一个实施例中， 刺入部件的尖部设计成以使 ： 在刺 入部件从表皮和汇集在表皮表面上的任何流体撤回之后， 体液仍然附着于毛细管通道的入 口。
     虽然以前没有认识到是在流体收集速度的因素， 但是意外地发现毛细管通道入口 的偏移距离是提高流体收集速度的一个因素。在一个具体方面， 刺入部件中的毛细管通道 的入口从刺入部件的尖部偏移特定距离。 发明人发现 ： 如果毛细管通道的入口太近， 则由刺 入表皮造成的相对疼痛过高而不能接受。此外， 意外地发现 ： 在涉及的短刺入时间的情况 下， 当毛细管入口太接近尖部时， 不能为测试收集足够的样本体积。虽然没有确切的答案， 但是发明人有若干理论可以解释这个结果。一个理论是 ： 毛细管入口接近尖部使得仅对表 皮之下的流体形成小的汇集区域。另一个潜在的理论是 ： 毛细管入口与尖部的相对接近程 度阻止了在撤回之后流体附着于刺入部件， 因为刺入部件上的流体被抽回或者附着于表皮 上的流体滴和 / 或附着于切口。可以想到， 增加毛细管通道入口与刺入部件的尖部之间的 距离将提高收集成功率， 原因在于汇集体积会较大。然而， 意外地发现， 毛细管通道入口离 刺入部件的尖部太远对流体收集的成功率不利。虽然不知道这个意外结果的实际来源， 但 是理论上这可能是由于毛细管通道入口离开太远使得在从表皮撤回之前来自切口的较少 的流体能够附着于毛细管通道入口。在一个方面， 发现 ： 毛细管通道的开口或入口的位置 距离尖部 350 到 600 微米 (μm) 提供期望的收集成功率， 并且在更特定的实施例中， 毛细管 通道的入口位于距离尖部 382 到 5730μm。在一个具体实施例中， 期望开口位于距离尖部 425μm。将理解的是， 刺入部件的尖部设计对于快速流体收集的其它方面也有益。 为实现快速和准确的流体收集， 发明人还发现必须向表皮施压。 具体地， 发现需要 将 10 到 12 牛顿 (N) 的力施加到挤压环， 以快速挤压流体。 施加到表皮的大于 12N 的任何力 趋于造成大的疼痛和 / 或导致伤害。基于进一步实验， 发明人发现 ： 施加 8N 的力产生商业 可接受的结果， 在一些示例中挤压环应施加至少 6N 的力， 并且快速流体收集仍然可行。基 本上， 以特定力倚着表皮按压挤压环加压表皮之下的血液， 这样可使受压的血液以快速的 方式注入到毛细管通道中。
     还发现刺入轮廓是促进快速流体收集的一个因素。具体地， 发现 ： 快速刺入， 随后 较长的撤回 ( 出 )， 趋于使疼痛最小化并且促进流体收集。发现 ： 恒定撤回过程或者在表皮 之下具有特定停留时间的撤回过程然后从表皮快速撤回都合适于快速流体收集的目的。 在 一个具体方面， 3 到 5ms 刺入， 随后是较长的 70 到 197ms 的撤回时间， 实现了快速且一致的 结果。在刺入期间， 将刺入部件的典型刺入深度设置为大约 1.6mm， 但是实际刺入深度可以 从 0.8 至 1.2mm 变化。
     其它方面涉及挤压部件的具体特征以及刺入部件的特定尺寸， 以使疼痛最小化并 促进流体收集。在一个方面， 尖部具有从 20° 到 40° 的夹角或刃口角， 更优选地大约为 30°。 尖部的柄具有 300 到 700μm 的宽度， 并且在一具体形式中， 具有大约 300μm 的宽度。 刺入部件具有 50 到 150μm 的厚度， 并且在一个具体形式中， 具有大约 127μm 的厚度。尖 部中的毛细管通道是亲水的且纵横比 ( 深度 / 宽度 ) 大约为 0.7 至 1.6， 并且在一具体形式 中， 毛细管通道的纵横比大约为 1.4。
     将从下面的详细描述中理解其它特征和优点。
     附图说明 图 1 是根据一个实施例的集成式计量器系统的示图。
     图 2 是图 1 系统中使用的微采样器的放大的俯视图。
     图 3 是图 2 微采样器的顶部的放大俯视图。
     图 4 是图 2 微采样器的顶部的放大侧视图。
     图 5 是沿图 4 中的线 5-5 截取的图 2 微采样器的剖视图。
     图 6 是根据另一实施例的微采样器的俯视图。
     图 7 是合并了图 2 微采样器的挤压组件的透视图。
     图 8 是 O 形环挤压环的透视图。
     图 9 是负 S 形挤压环的透视图。
     图 10 是锥形挤压环的透视图。
     图 11 是使用橡胶包覆模制的黄铜挤压环的透视图。
     图 12、 图 13、 图 14、 图 15、 图 16、 图 17 和图 18 示出在收集体液样本的各个阶段微 采样器的放大透视图。
     图 19 是示出根据一个实施例的缓慢连续撤回阶段的刺穿轮廓的曲线图。
     图 20 是示出根据另一实施例的驻留阶段的刺穿轮廓的曲线图。
     图 21 示出使用图 2 微采样器所进行的实验的成功率示图。
     图 22 示出使用图 8 的 O 行环挤压环所进行的实验的成功率示图。
     图 23 示出使用图 9 的负 S 形挤压环所进行的实验的成功率示图。
     图 24 示出使用图 10 的锥形挤压环所进行的实验的成功率示图。
     图 25 示出使用图 11 的硬环类型的挤压环所进行的实验的成功率示图。
     具体实施方式
     为了促进对本发明原理的理解， 现将参照附图中示出的实施例， 并且将使用特定 措辞来描述所述实施例。然而可以理解， 并不是因此限制本发明的范围。本发明所属领域 的技术人员可以理解通常会出现本申请描述的实施例的任何改变和进一步的改进以及本 发明的原理的任何进一步的应用。
     如前面详细讨论， 诊断产业的一个目的是开发商业可用的集成式测试设备。在产 业中已经普遍使用的术语 “集成式设备” 是指自动执行测试体液 ( 例如， 血液、 组织液等 ) 所需的各个步骤的装置。 集成式设备中的这些步骤通常包括 ： 刺入表皮或其它组织、 从表皮 抽取体液样本、 并且测试样本以及从切口选择性地挤压出或以其它方式促进体液的产生。 尽管集成式设备已经进行了商业销售， 诸如 SOF-TACTTM 牌糖尿病管理系 统， 但是这些集成式设备由于若干因素包括装置庞大和测试率低而造成目前在市场上销售 失败。正如之前提到的， 测试可靠性或成功对于集成式设备至关重要， 原因在于 ： 由于集成 式设备的自动性， 很难在测试期间中途纠正测试错误。
     已经提出了这样的集成式一次性设备， 即： 在每次测试之后丢弃并且用新的来替 换与体液相接触的各种部件， 以避免交叉感染问题。这些集成式一次性设备通常可以分析 并收集较小的样本尺寸， 从而提高了从身体收集体液的灵活性， 并且减小了收集体液时的 疼痛。在产业中， 术语 “集成式一次性设备” 通常是指执行测试步骤例如刺入表皮、 抽取样本和至少部分地分析样本中的大多数或全部步骤的相对小且便宜的设备。 集成式一次性设 备通常将若干类型的刺入工具例如刺血针或针与测试或分析工具例如测试条和 / 或试剂 合并， 用于分析样本。集成式一次性设备上的测试工具通常包括用于分析体液的电极、 酶、 试剂、 介质等。加载了集成式一次性设备的计量器包括电子设备、 显示器等， 它们与集成式 一次性设备的测试工具一起通过使用任何种类的分析技术而利于分析样本， 列出一些所述 分析技术例如为电化学和 / 或光度法技术。通常， 计量器包含比较昂贵的组件， 而集成式一 次性设备包含在每次使用之后可以丢弃的较便宜的组件。在大多数情况下， 测试工具以某 些方式固定到刺入工具， 但是存在一些集成式一次性设备设计， 其中， 刺入工具和测试工具 仅在测试期间的短暂时间段关联在一起。
     集成式一次性设备还可以进一步细分为特殊设计类。 一些更普通的集成式一次性 设备类型包括刺血针集成式测试元件 ( 或简称 “LIT” )和 “微采样器” 。LIT 通常被认为是 将测试条与刺血针以固定或可移动方式相固定的集成式一次性设备。LIT 通常以类似于吸 血蝙蝠的方式从表皮表面收集体液。另一方面， 微采样器通常与类似于蚊子的方式在表皮 之下收集大多数体液。术语 “微采样器” 通常是指具有在功能上类似于附接或以其他方式 关联到测试工具的针的刺入单元的集成式一次性设备。 微采样器中的刺入单元具有从表皮 之下抽取体液到测试工具的毛细管通道。微采样器中的毛细管通道可以是封闭式设计、 开 放式设计或者两者的结合。在封闭式毛细管通道设计中， 毛细管通道仅在尖部的一端对环 境开放， 因此能够收集体液。另一方面， 在开放式毛细管设计中， 毛细管通道的整个长度都 对环境开放， 因此能够收集体液。 开放式毛细管通道设计可以简化制造并改善体液收集， 原 因在于 ： 可以沿着整个长度甚至在表皮表面上收集体液。 然而， 发明人发现这种开放式毛细 管通道的一个问题是在一些情况下可能影响测试结果。具体地， 给定微采样器通常收集次 微升区域范围内 ( 少于 1μl) 的体液， 在一些情况下， 从 20nl 到 200nl， 发明人发现 ： 沿着 开放式毛细管通道的蒸发 ( 尽管微乎其微 ) 会改变浓度水平， 并因此对测试结果造成不利 影响。已经发现开放式毛细管通道给样本造成了相对大的表面积， 这促进了蒸发。发明人 发现抽取样本并将样本快速放置到测试工具上大大地减少了蒸发的影响。特别地， 发明人 发现在从开始刺入表皮的 500ms 内将样本放置到测试工具减少了蒸发。问题是如何使这种 体液快速放置成为可能。然而， 还发现甚至在 150ms 或 200ms 内放置体液是可行的， 还可以 进一步减少蒸发， 在 100ms 甚至在 75ms 内放置带来进一步的益处。
     如上所述， 实现商业成功的集成式设备的主要障碍之一在于在一致的基础上可靠 地收集体液样本的能力。利用传统非集成式方法， 用户能够介入收集过程以保证能够进行 成功的测试。集成式设备特别是集成式一次性设备自动执行体液收集步骤， 因此通常不能 重复步骤来确保成功。 高的体液收集成功率是判断集成设备是否能够商业可用的主要因素 之一。为了确定收集成功率， 当收集了具有足够体积的体液样本以使测试工具能够准确地 分析体液样本时， 测试被认为是成功的。对于测试装置而言足够的体积取决于所使用的测 试技术。目前， 多数现有测试条例如光度法和电化学测试条能够在 10 秒内或更短甚至 5 秒 内充分地分析体积少于 1μl 的体液样本。然而， 样本体积对于实现准确的测试结果可能太 少。换句话说， 当今的测试技术对准确体液分析所需的最小体液体积具有限制。当前商业 产品能够准确测试最少为 200 到 300nl 的体液。使用当前技术 / 化学， 可以将这个准确测 试最小体积减少到 20nl， 但是， 目前任何少于 20nl 的样本体积不能在一致的基础上产生准确的测试结果。考虑到， 商业可接受的集成式设备的体液收集成功率的最小要求需要在至 少 80％左右。实践中， 对于商业成功的集成式设备， 成功率应该在 95％或者 95％以上。到 目前为止， 发明人未发现任何商业集成式一次性设备或其它集成式设备能够在实际条件下 实现这些高体液收集成功率。
     发明人发现在实际中对体液测试成功不利的一个主要因素是由于在刺入表皮期 间所经受的疼痛而发生的反射动作。发现 ： 通过刺入表皮、 从表皮收集体液并且在反射动 作发生之前从表皮移出刺入部件来解决使用集成式设备收集体液的问题， 以实现商业可接 受的收集成功率。在最糟的情况下， 取决于个体， 反射动作可能在从最初刺入表皮的大约 200ms 内发生。 因此， 发明人发现 ： 期望在最初刺入表皮的大约 200ms 内尤其是在大约 150ms 内从切口移出刺入部件。此外， 在刺入部件最初刺入的 100ms 甚至是 75ms 内实现了成功测 试， 这提供了进一步的安全缓冲。
     最初的想法是， 以快速的方式仅收集几纳升的体液量， 但是现实中， 所收集的样本 体积对于准确测试来说太少了。 如上所述， 当收集的体液体积足够进行准确测试时， 才认为 体液收集成功， 在现有技术下， 足够的体积是从理想条件下的理论上 20nl 到实际测试条件 下的最少 200nl。许多意外的发现之一是在刺入部件从表皮移出时不是所有体液都需要在 毛细管通道内。而是， 当从表皮撤出时， 体液可附着在毛细管通道外部的刺入部件上， 并且 稍后被吸入到毛细管通道中。在这种情况下， 具有开放式毛细管通道设计的刺入部件是有 利的， 原因在于 ： 可以沿毛细管通道的整个长度吸取体液。 为了实现在短时间内集成式设备的高体液收集成功率， 发明人发现三个一般因素 通常有助于成功的体液收集 ： 倚着表皮所应用的力的量 ； 刺入部件的尖部设计 ； 以及刺入 轮廓。此外， 发明人发现上述因素单独地都不能形成一致且快速的体液收集。相反， 需要这 些因素的特定组合和水平。特别地， 为了在商业可接受的基础上在短时间段内 ( 即反射动 作之前 ) 实现成功的体液收集， 发现 ： 应对表皮施加至少 6N 的力以压出体液、 毛细管通道的 入口应该从尖部凹陷 350 到 600μm、 并且撤回 ( 出 ) 过程的时间应该比刺入 ( 进 ) 过程的 时间长。
     图 1 示出用于实现快速样本收集和 / 或放置的根据一个实施例的集成式设备或系 统 30。可以看出， 系统 30 包括 ： 计量器 40， 计量器 40 具有显示器 50， 用于提供分析结果以 及其它信息 ； 至少一个按钮 60， 用于控制以及将数据输入计量器 ； 以及击射机构 70。计量 器 40 还集成压敏触发器 80， 当以预定的力倚着表皮按压计量器时， 压敏触发器 80 激活击 射机构 70。一种这样的计量器和压敏触发器的示例已经在授于 Douglas 等的美国专利号 6,319,210 中进行了描述， 通过引用将其全部内容合并于此。 压敏触发器也可以按其它方式 构建。例如， 压敏触发器 80 可以是实质上机械的、 实质上电子的或者是两者的结合。在一 种变型中， 触发器 80 释放允许操作者手动发动击射机构 70 的保险， 在另一实施例中， 当施 加预定的力时， 显示器 50 提供击射机构 70 可以被发动的指示符。系统 30 还集成 ： 挤压或 体液施压部件 90， 用于对表皮之下的体液施压 ； 以及集成式一次性设备 100， 用于刺入表皮 并分析体液样本。 可以加载和 / 或卸载集成式一次性设备 100， 以及可以按单个单元或者按 组来布置集成式一次性设备 100， 例如， 按盒式、 鼓式、 轮式、 箱式等等。应该认识到， 计量器 系统 30 可以包括更多个或更少个组件和 / 或在其它实施例中以不同的方式配置。
     在示出的实施例中， 集成式一次性设备 100 是微采样器， 但是应该理解， 某些特征
     可以适合于在其它类型的集成式一次性设备和集成式设备中使用。 最初将参照图 2、 图3和 图 4 描述用于执行快速体液收集的微采样器 100 的示例。可以理解， 可以修改其它类型的 集成式一次性设备以包括示出的微采样器 100 的特征。类似于其它类型的集成式一次性设 备， 图 2 的微采样器 100 通常是单个使用设备， 其被配置为形成切口、 抽取体液样本并且分 析收集的体液样本。微采样器 100 单独地或共同地 ( 例如， 在盒中 ) 加载到计量器 40 或者 刺穿装置， 随后通过击射机构 70 将微采样器 100 击射到表皮内。当单独加载时， 在每次测 试之后通常从计量器卸载微采样器 100 并且丢弃， 以使交叉感染的风险最小化。当以盒式、 箱式、 鼓式等加载时， 在所有或者大多数微采样器 100 被使用之后， 卸载或者适当地处理整 个盒。对于微采样器盒式设计的示例， 请参照 2006 年 10 月 13 日递交的第 11/549,302 号 美国专利申请， 这里通过引用将其并入。
     图 2 示出微采样器 100 的俯视图。可以看出， 微采样器 100 包括本体部分 102、 从 本体部分 102 延伸的柄或轴部分 104、 以及被削尖以用于割开切口的位于轴 104 端部的尖 部 106。本体 102 具有击射机构接合开口 108， 其中， 计量器 40 的击射机构 70 在刺穿表皮 或其它组织期间保持微采样器 100。 应该理解， 微采样器 100 可以按其它方式固定至击射机 构 70， 或者微采样器 100 甚至没有以机械方式结合到击射机构， 但是可以例如通过使用电 磁力间接击射。本体 102 还具有样本分析腔或室 110， 其中， 通过测试设备或分析工具 111 收集并分析体液样本。微采样器 100 中的测试设备 111 可以包含例如试剂、 酶、 介质等化学 物质以及其它相关联组件例如电极， 以便分析体液样本。在另一种形式中， 分析室 110 还可 以用作收集点， 以放置在分立的测试条上用于分析目的。 另一种方式， 可以通过任何类型的 分析技术来分析体液样本， 例如， 通过电化学 ( 例如， 电流计、 电量分析等 ) 和 / 或光度法分 析技术， 仅列出一些。可以在少于 10 秒内或甚至在 0.1-6 秒内快速分析体液。在美国专利 号 7,276,146B2 中描述了这种快速分析技术的示例， 这里通过引用将其并入。继续参照图 2， 被配置为通过毛细管作用移动体液样本的毛细管通道 112 沿着轴 104 从尖部 106 延伸到 接近测试设备的分析室 110。尽管微采样器 100 可以使用各种材料制成， 例如由金属、 陶瓷 和 / 或塑料制成， 但在一个实施例中微采样器 100 由手术级不锈钢制成。通常， 手术级不锈 钢具有疏水性， 当具有疏水性时， 毛细管通道 112 连同样本分析室 110 可以全部或部分处理 成和 / 或制成具有亲水性， 以促进毛细管作用。
     如上所述， 可以发现， 微采样器 100 的尺寸和结构， 特别是在尖部 106 附近， 通过在 相对短的时间段 ( 在反射动作发生之前 ) 显著提高收集成功率来减小疼痛以及增加体液收 集。图 3 示出微采样器 100 的尖部 106 附近的轴 104 的放大俯视图， 图 4 绘出了尖部 106 附 近的轴 104 的侧视图。可以看出， 微采样器 100 具有两个锐利的切削刃 114， 切削刃 114 在 尖部 106 处交叉从而形成夹角或刃口角 116。在一种形式中， 刃口角 116 为从 20°到 40°， 在一种具体形式中， 刃口角 116 为大约 30°。远离尖部 106， 切削刃 114 转变成轴 104 的相 反平行侧 118。 在侧 118 处， 轴 104 具有 300 到 700μm 的宽度 120， 并且在一种具体形式中， 具有大约 300μm 的宽度。在一个实施例中， 微采样器 100 还具有 50 到 150μm 的厚度 119， 并且在一种具体形式中， 具有大约 127μm 的厚度 119。
     见图 3 和图 4， 轴 104 的侧 118 具有侧壁 122， 侧壁 122 限定毛细管通道 112。沿着 侧壁 122 的毛细管通道 112 被处理、 涂覆和 / 或以其它方式制成具有亲水性， 以增强通过毛 细管作用来抽取体液。毛细管通道 112 被设置尺寸且被配置为通过毛细管作用从切口位置抽取体液到分析室 110。 当毛细管通道 112 开放时， 可以沿着毛细管通道 112 的整个长度收 集体液。这与通过单个开口抽取体液的传统 ( 封闭式 ) 皮下注射针形成鲜明对比。由于被 切割表皮之下的毛细管 ( 或血管 ) 随机分布， 因此切口内的血液或其它体液分布可能未必 均匀。换句话说， 沿着切口比其它地方存在可以供应更多体液的区域。当毛细管通道 112 开放时， 在微采样器 100 收回期间， 沿着毛细管通道 112 的长度， 大量的血液可以从高供应 区擦去或者以其它方式抽入毛细管通道 112 内。
     在示出的实施例中， 侧壁 122 没有完全延伸到尖部 106， 而是， 在毛细管通道 112 的开口 126( 由侧壁 122 的端部 128 限定 ) 与微采样器 100 的尖部 106 之间形成开放部分 124。在侧壁 122 的端部与尖部 106 之间， 微采样器 100 在开放部分 124 处具有成角度的壁 部分 130， 成角度的壁部分 130 相对于微采样器 100 的底侧 134 以角 132 延伸， 如图 4 所示。 在一种形式中， 成角度的壁部分的角 132 为大约 35°。 应该注意到， 沿着毛细管通道 112 的 侧壁 122 通常具有充足的高度以通过毛细管作用抽取体液 ； 而沿着开放部分 124 的成角度 的壁部分 130 通常对通过毛细管作用抽取体液提供不充足的接触面积。所以侧壁 122 的端 部 128 限定了毛细管通道 112 的开口 126， 并且侧壁 122 的端部 128 与尖部 106 之间的部分 被认为是开放部分 124。可选地或额外地， 在另一实施例中， 开放部分 124 具有疏水性或者 以其它方式被制成沿着开放部分 124 抑制毛细管作用。在一种形式中， 开放部分 124 具有 350 到 600μm 的长度 136， 长度 136 被定义为从尖部 106 到毛细管通道开口 126( 或者端部 128) 之间的距离， 在一个具体实施例中， 通道开口 126 位于距离尖部 106 大约 425μm。如 下所述， 意外发现， 开放部分 124 的长度 136 显著减少了为成功收集体液样本所需的时间。
     如前所述， 毛细管通道 112 是亲水的， 且尺寸被设计为通过毛细管作用将体液样 本从切口位置抽取到分析室 110。 通常来讲， 毛细管作用基于所抽取的液体 ( 样本 ) 的表面 张力和样本与毛细管通道之间的附着力。特别地， 样本到毛细管通道 112 的壁的附着使样 本的边缘向前移动， 从而形成为凸形的弯月面。 样本的表面张力保持表面完整， 因此除了仅 边缘移动之外， 整个样本表面进一步移动到毛细管通道 112 内。应该理解， 样本的弯月面与 通道壁之间的全面接触是控制样本与壁之间的附着力的因素之一， 进而确定毛细管作用是 否发生以及毛细血管流动的程度和速度。在开放式毛细管通道的情况下， 在封闭毛细管设 计中通常产生附着力的两侧之一被去掉， 从而减少样本与壁之间的总附着力。微采样器中 的毛细管通道 112 的壁被设计成以补偿这种影响， 使得快速毛细管作用可发生。图 5 示出 沿图 4 中的线 5-5 截取的毛细管通道 112 的剖视图。毛细管通道 112 具有深度 138 和宽度 140。在一个实施例中， 深度 138 为大约 0.501mm， 宽度为大约 0.358mm。毛细管通道 112 的 纵横比是深度 138 除以宽度 140。在一种形式中， 毛细管通道 112 是亲水的， 且纵横比 ( 深 度 138/ 宽度 140) 在 0.7 至 1.6 之间， 并且在一个具体形式中， 毛细管通道 112 的纵横比为 大约 1.4。已经发现开放式毛细管设计中的上述纵横比促进了与血液具有类似粘度的体液 样本的快速液体收集。
     图 6 示出与图 2 微采样器 100 具有若干共同特征例如本体、 轴 104、 尖部 106 和毛 细管通道 112 的微采样器 142。图 6 的微采样器 142 的各种尺度和特征与参照图 3 和图 4 描述的那些一样。 然而分析室 110 和本体 102 的整体形状与上面描述的形状不同。 具体地， 图 6 中的分析室 110 采用允许体液汇集在测试元件 111 上的开放形式。此外， 图 6 中的微 采样器 142 具有两个击射机构接合开口 108 而不是一个， 以提供更好的击射稳定性。为了减少体液收集时间以使能够在反射动作发生之前收集体液， 通过对切口位置 周围的体液施压， 使用体液挤压来增加来自切口的泄放率。 在发明人研究期间， 他们研究了 各种类型的挤压部件 90 对快速体液收集的成功率的影响。下面将详细讨论发明人对各种 挤压部件的研究发现。图 7、 图 8、 图 9、 图 10 和图 11 示出结合图 1 的系统 30 用于对表皮之 下的体液施压的挤压部件 90 的各种其它示例。
     图 7 示出挤压组件 144 的示例， 挤压组件 144 包括微采样器 100 和用于挤压体液 的挤压单元或部件 146。 挤压单元 146 具有缠绕设计， 以使挤压单元 146 在体液挤压期间缠 绕在身体部位例如手指周围。可以看出， 挤压单元具有绕身体部位接收腔 150 延伸的袖状 体 148。切口位置开口 152 限定在体 148 内， 以使微采样器 100 或其它切口形成工具例如刺 血针或针形成切口。在一种形式中， 切口位置开口 152 的内径为 4.0mm 至 7.0mm。在腔 150 内， 挤压单元 146 具有环绕切口位置开口 152 的锥形部分 154。在锥形部分 154 周围， 挤压 单元 146 具有隔离环 156， 隔离环 156 促进切口位置周围的体液限制。在示出的实施例中， 隔离环是鞍形的， 并且从挤压单元 146 的内表面凸出。
     图 8 绘出了 O 形环类型挤压部件或环 160， 其使用具有中坚硬材料硬度的 O 形。 在 2006 年 8 月 26 日提交的第 11/466,202 号美国专利申请中描述了这种 O 形环挤压环的 示例， 通过引用将其全部内容并入。图 9 示出负 S 形挤压环或部件 162， 其具有坚硬材料硬 度。关于负 S 形挤压环 162 的总体形状的进一步描述， 请参照在 2005 年 9 月 29 日公开的 第 2005/0215923A1 号美国专利公布文献， 通过引用将其全部内容并入。图 10 示出 “锥形” 或柔性锥型挤压部件或环 164， 其由柔性或软的材料 (35shore A) 制成。图 11 示出使用橡 胶包覆模制的黄铜挤压环 166， 从而挤压环 166 通常是硬的。 应该理解， 图 11 中的硬挤压环 166 可以由其它硬材料诸如钢、 铁等制成， 以及用其它类型的弹性材料诸如各种塑料覆盖。 图 8、 图 9、 图 10 和图 11 中的挤压部件 90 都具有 5.5mm 的内径。图 8 中的 O 形挤压环 160、 图 9 中负 S 形挤压环 162、 图 10 中锥形挤压环 164 和图 11 中硬挤压环 166 的外径分别为 9.8mm、 10.0mm、 10.7mm 和 8.3mm。
     为了帮助理解和明白， 将首先参照图 12 至图 18 描述快速收集体液样本的整个技 术， 随后详细讨论在反射动作发生之前实现商业成功的体液收集所需的特定变化。图 12 至 图 18 示出在体液收集的各个阶段期间微采样器 100 的放大透视图。将参照从手指 168 收 集体液来描述收集体液的技术， 但是应该理解， 还可以从其它身体部位收集体液。此外， 将 参照图 2 的微采样器 100 描述该技术， 但是在该技术中还可以使用其他类型的集成式设备 或集成式一次性设备。在形成切口之前， 将挤压部件 90 压在手指上， 如图 12 所示。以足够 的力抵靠手指 168 上的期望切口位置 170 按压挤压部件 90， 从而挤压部件 90 限定隔离区 的周界以限制切割期间血液 ( 和 / 或细胞液 ) 从切口位置 170 流失。挤压部件 90 施加周 界力一短暂的时间段， 以形成表皮的隔离充液区域。参见图 13， 击射机构 70 发动微采样器 100， 使得尖部 106 延伸通过挤压部件 90 的开口， 以在相对短的时间段将表皮 168 切割足够 割断一个或多个毛细管的深度。在一种形式中， 以大于或等于 1.2m/s 的速度发动微采样器 100， 优选的是 1.5m/s 的速度。微采样器 100 在 5ms 或在 5ms 内优选在 3ms 或在 3ms 内达 到最大刺入深度。发现这种快速切割使疼痛最小。
     尽管在最初刺入期间可在毛细管通道 112 中收集部分体液， 但是在达到最大刺入 深度之后收集大多数体液。 当达到最大刺入深度时， 微采样器 100 的尖部 106 可以保持或停留在最大深度或者部分撤回但是仍然保持在表皮 168 的表面下。发明人发现， 使开放毛细 管通道 112 的至少一部分留在表皮内的时间长于微采样器 100 的最初刺入的时间显著地改 善了快速体液收集。在这个停留时间期间， 微采样器 10 可以保持不动或者处于从表皮 168 撤回的过程中。
     根据所使用的集成式一次性设备， 能够以若干方式进行体液收集。 例如， 可以像蚊 子一样在表皮 168 下进行体液收集， 像吸血蝙蝠一样在表皮上进行体液收集， 或者利用两 种技术的结合。例如， 先前描述的微采样器 100 能够在表皮表面下和 / 或在表皮表面上进 行体液收集， 但是在选择的实施例中， 微采样器 100 通常是像蚊子一样在表皮下收集大部 分体液。 微采样器 100 中的毛细管通道 112 是沿着其长度开放使得 ： 开放的毛细管通道 112 能够在表皮表面上延伸以收集在表皮面上汇集的血液 ( 或者其它体液 )， 而同时通过毛细 管作用抽取表皮下的血液。期望样本量少至足够用于分析目的即可， 因为较少的样本量允 许较浅的刺入深度， 继而减轻了切割期间所经受的疼痛。 此外， 较少的样本量通常允许较快 的分析时间， 这是消费者期望的特征。
     图 14 示出在尖部 106 保持在表皮 168 下时沿毛细管通道 112 抽取体液 172。标 号 174 示出沿着毛细管通道 112 抽取的体液 172 的前缘或弯月面。如下面更加详细地解释 的， 体液 172 的一部分可以在体液稍后可被抽取到毛细管通道 112 的位置保持附着于毛细 管通道 112 外的微采样器 100。体液 172 的一滴或多滴 176 可以沿着毛细管通道 112 形成 在微采样器 100 上和 / 或形成在表皮 168 上。在图 15 中可以看出， 当尖部 106 接近从表皮 移开时， 单个滴 176 沿微采样器 100 的轴 104 形成在表皮 168 上。具体地， 在毛细管通道 开口 126 附近形成滴 176。滴 176 还可以形成在其它地方。参见图 16， 体液 172 的第二滴 178( 或者有时甚至是气泡 ) 形成在微采样器 100 上的本体 102 和轴 104 之间的过渡处。为 了便于形成滴， 微采样器 100 的部分， 诸如轴 104 和 / 或沿着毛细管通道 112， 可以被处理成 或者以其他方式制成是亲水性的。微采样器 100 的其它区域， 诸如体液 172 不会被抽取到 毛细管通道 112 的区域和 / 或在开放部分 124 处， 可以被处理成或者以其他方式制成是疏 水性的， 从而在所选择的区域处抑制滴形成。
     如上所述， 意外地发现微采样器 100 上的开放部分 124 的特定尺寸是促进快速体 液收集的一个因素。 虽然不是绝对确定， 但认为开放部分 124 可以起到将体液 172 的滴 176 保持在微采样器 100 上的毛细管通道入口 126 处的作用， 以便随后在从表皮撤出微采样器 100 之后体液 172 可以被吸入到毛细管通道 112 中。参照图 16， 毛细管通道入口 126 处的 滴 176 在开放部分 124 处与表皮上的滴 180 分离。理论上， 开放部分 124 允许微采样器 100 上的滴 176 和表皮 168 上的滴 180 分离， 而表皮 168 上的滴 180 不从微采样器 100 上的滴 176 拉体液， 如图 16 和图 17 所示。微采样器 100 通常在反射反应时间内从表皮 168 完全撤 出， 取决于个体， 该反射反应时间大约为 100 至 200ms。当尖部 106 从表皮 168 撤回时， 滴 176 保持在毛细管通道入口 126 周围的微采样器 100 上。在微采样器 100 从表皮 168 撤出 之前、 从表皮 168 撤出之时或从表皮 168 撤出之后， 可以缓和由挤压部件 90 施加的力。
     微采样器 100 上的滴 176、 178 在微采样器 100 上实质上形成一个储器， 允许毛细 管通道 112 的填充继续， 即使在微采样器 100 的尖部 106 从表皮 168 撤出之后。在撤出之 后填充毛细管通道 112 的能力促进了即使在微采样器 100 在短时间段内 ( 诸如在反射动作 发生之前 ) 刺入表皮 168 并撤回时的成功体液收集。图 17 和图 18 示出微采样器 100 上的体液 172 的滴 176 和 178 如何完成毛细管通道 112 的填充。如通过图 17 中体液 172 的前 缘 174 所见， 体液 172 还没有完全填满毛细管通道 112， 但是滴 176( 以及滴 178) 提供了可 被吸入到毛细管中的体液 172 的储备。图 18 示出曾经在毛细管通道入口 126 处形成滴 176 的体液 172 填充毛细管通道 112， 使得体液 172 的前缘 174 位于毛细管通道 112 的端部处。
     在上面讨论的所有附图中 ( 图 12 至图 18)， 没有示出测试设备 111， 以便能够容易 地观看填充毛细管通道 112 的体液 172。应该理解， 当毛细管被部分地或全部填充时， 体液 172 开始放置到测试设备 111 上。 在一个实施例中， 毛细管通道 112 的容量等于或大于准确 测试所需的容量， 并且微采样器 100 被配置为仅在毛细管通道 112 填充了体液 172 之后将 体液存放到测试设备 111。
     如上所述， 发明人发现， 在体液收集以及分析期间样本的蒸发是引起次微升或纳 升范围内样本测试结果不准确的一个原因。在这些微小测试体积中， 即便体积的微小改变 也能造成分析物浓度测量的显著差异。应该理解， 微采样器 100 中的毛细管通道 112 具有 易于蒸发的开放设计。通过以下方法解决这种开放毛细管通道的蒸发问题， 即： 在刺入表 皮的 500ms 内抽取样本并且将样本放置在样本分析设备 111 上。在其它方面， 在 150ms 或 200ms 内放置体液以进一步减少蒸发， 在其它方面， 在 100ms 内甚至在 75ms 内放置体液带来 更多益处。 通过以这种快速的方式放置收集的体液， 仅发生少量蒸发， 从而产生更加准确的 结果。从微采样器 100 最初刺入表皮 168 开始测量上述时间。在一个实施例中， 一旦将用 于测试目的的足够量的体液放置到测试设备 111 上时， 便停止这些时间的测量。可以通过 使用微采样器 100 内的滴检测器等等来测量结束时间。应该理解， 快速放置可被测量或者 基于其它时间段。例如， 放置时间可以基于样本在被放置在测试工具和 / 或吸入到测试工 具中之前暴露在空气中多长时间。
     在反射动作发生之前实现成功体液收集的之前提到的一个因素是在切割形成期 间用于延伸和撤回微采样器 100 的刺入或刺穿轮廓。发现 ： 该轮廓应该包括相对快的刺入 或延伸阶段， 随后是微采样器 100 从表皮的相对长的撤回阶段。快速刺入过程被认为能够 减少疼痛以及增加撤回过程可用的时间， 而较长的撤回增加了毛细管通道 112 在表皮下的 停留时间， 这被认为增加了收集的体液的量。
     图 19 示出曲线图 190， 曲线图 190 示出根据一种以快速方式对体液进行采样的技 术的用于微采样器 100 的刺入轮廓。曲线图 190 中的 X 轴 192 表示时间， Y 轴 194 表示微 采样器 100 的尖部 106 的行进距离。轮廓线 196 示出微采样器 100 的刺入轮廓， 虚线 198 表示表皮表面。可以看出， 发动微采样器 100， 并且微采样器 100 在 3 毫秒 (ms) 内达到其最 大刺入深度。一旦实现尖部 106 的最大刺入深度， 在此示例中是大约 1.6 至 1.7mm， 微采样 器 100 就开始以大体恒定速率撤回。换句话说， 在此示例中， 微采样器 100 的尖部 106 在从 表皮撤回之前不停留或驻留在最大刺入深度处。在示出的情况下， 在从表皮撤回之前尖部 106 以大体持续速率在大约 497ms 撤回， 在表皮内的总停留时间大约 500ms。随着微采样器 100 的尖部 106 在表皮内撤回， 微采样器 100 收集体液， 甚至一旦从表皮离开， 微采样器 100 能够至少在短距离从表皮面收集体液。
     图 20 示出曲线图 200， 曲线图 200 示出根据对体液快速采样的另一技术的用于微 采样器 100 的刺入轮廓。轮廓线 206 示出微采样器 100 的刺入轮廓， 虚线 198 表示表皮表 面。可以看出， 微采样器 100 的尖部 106 达到大约 1.6 至 1.7mm 的最大刺入深度， 并且在3ms 内撤回到大约 0.8mm 的深度。理论上， 尖部 106 的部分撤回促进体液在切口内汇集， 继 而能够被毛细管通道 112 收集。微采样器 100 的尖部 106 在 0.8mm 的深度停留大约 477ms， 以收集体液， 接着微采样器 100 的尖部 106 在大约 5ms 内从表皮快速离开。在此示例中， 微 采样器 100 在表皮内的总停留时间大约为 485ms。可以想到， 图 20 中示出的技术中的快速 剌入、 部分撤回、 长停留和快速全部撤回步骤促进了成功的快速体液收集。应该理解， 在其 它示例中， 具体时间可以改变。
     在一个实验中， 对每个微采样器设计涉及 140 次刺入的 20 个对象来估计填充微采 样器的成功率。使用了 3 种类型的微采样器设计 ： 设计 A、 设计 B 和设计 C。在实际实验中， 微采样器设计 A、 B 和 C 分别被称为微采样器设计 “87” 、 “88” 和 “89” 。微采样器设计 A、 B 和 C 与图 2、 图 3、 图 4 和图 5 示出的微采样器 100 类似。然而， 在这些设计中 ( 见图 3)， 由 尖部 106 到毛细管通道开口 126 的距离限定的开放部分 124 的长度 136 不同。具体地， 对 于微采样器设计 A、 B 和 C 来说开放部分 124 的长度 136 分别为 382μm、 425μm 和 573μm。 在实验中， 测试了长度为 4.5mm 和 8.6mm 的毛细管通道 112。当毛细管通道 112 的整个长度 都填充了体液时认为填充成功， 在这种情况下， 体液包括血液。应该理解， 如果毛细管通道 112 的几乎整个长度没有被填充， 则血液将不能放置到分析设备 111 中。
     所有对象都刺入到相同的深度 1.6mm。在实验中， 挤压组件 144( 或有时称为 “锥 体” ) 将 10N 的力施加到对象的手指上用于体液挤压目的。在形成切口之前使用挤压单元 146 向手指施加力， 以对表皮内的体液施压。 随着切口被切开并在样本收集期间持续施加这 个力。先前描述的图 19 中的曲线图 190 示出在此实验中使用的刺扎轮廓的示例。该轮廓 的刺入部分相对快且恒定， 微采样器 100 的撤回是相对慢、 连续的单阶段步骤。在一个示例 中， 最初接触时微采样器 100 的速度大于或等于 1.3m/s， 微采样器 100 的尖部 106 在 3-5ms 内达到最大刺入深度 1.6mm。撤回时间从 25 毫秒到 500 毫秒不等。在实验的所有示例中， 微采样器 100 完全从表皮撤出发生在少于 1000ms 内。下面的表 1 示出使用微采样器设计 A、 B 和 C 填充 4.5mm 和 8.6mm 长的毛细管通道 112 的成功率。图 21 中的示图 210 示出对 于具有 4.5mm 长的毛细管通道 112 的设计来说相同数据的扩展示图。应该注意到 ： 图 21 的 示图 210 中的 “通道填充时间” 与下面的表 1 中指示的 “撤回时间” 相同。还应该注意到 ： 撤回时间基于从那点开始逝去的总时间， 以使其包括达到最大刺入深度所需的时间加上微 采样器 100 从表皮撤出所需的时间。例如， 下面表 1 中 500ms 撤回时间包括达到最大刺入 深度所需的 3ms 和微采样器 100 从表皮撤出所需的 497ms。
     表1
     意外发现， 开放部分 124 的长度 136 显著改善了在相对短的体液收集时间的成功 率。在图 21 中可以看出， 对于 4.5mm 长毛细管通道， 在挤压单元 146 在手指上施加了 10N 的力、 撤回时间为 200ms 的刺扎轮廓的情况下， 使用微采样器设计 B( 开放部分 124 具有 425μm 的长度 136) 实现了成功率 100％ (n ＝ 140 次 ) 的毛细管填充。 在与其它设计比较， 微采样器 B 设计在相当短的时间段内实现了 100％的填充成功率。对于切口形成和样本收 集步骤都达到了 100％通道填充， 控制整个测试的成功率的唯一变量是用于分析体液样本 的测试条 ( 或其它测试工具 ) 的可靠性。该 100％样本收集成功率的意义在于 ： 微采样器 的整个成功率将可以与目前 ( 甚至未来 ) 的测试条相媲美或者甚至与其相同。
     使用这种集成的设计以使所有步骤被快速执行， 预测所有测试成功率因为很少的 用户手动操作可以比传统设计更好。使用传统的 ( 非集成式的 ) 测试条， 体液样本量在某 些程度上受到手眼协调和用户的运动技巧的限制。如果血滴太小， 则用户将不能准确地放 置测试条来收集血液或其它体液样本。随着出现允许较少样本量的测试条技术， 该限制因 素将变为用户收集样本的能力。 应该认识到， 可以在较浅的刺入深度获得较少的样本量， 这 样使用户的疼痛减轻。同样， 收集和分析样本的速度将受到用户收集样本以及将测试条加 载到计量器的能力的限制。 测试完成得越快， 对于用户来讲就越方便， 因为用户可以耗费较 少时间进行测试。
     皮肤性质的差异， 诸如皮肤弹性， 可以改变实际刺入表皮的深度。例如， 将击射机 构 79 设置到 1.6mm， 但是实际刺入深度可能是 1.2mm。在这点上， 对两个个体进行第二项研 究， 来补偿皮肤差异。换句话说， 对个体准确地控制或校准表皮刺入深度。在这个实验中， 刺入深度最初为 1.6mm。刺入目标并收集体液。上面描述类型的挤压单元 146 用于在表皮 被刺入之前并且直到样本被收集在手指的表皮上施加 4N 至 10N 的力。在实验 ( 即， 快速达 到最大深度和相对慢的从表皮持续撤回 ) 期间使用图 19 中曲线图 190 中示出的刺入轮廓。 如果收集了 300nl 体液， 则对击射机构的设置将减少一半， 并且重复体液收集处理直到达 到可以一致地收集 300nl 的最小深度为止。
     接着使用最小或校准的深度设置来从各个对象收集体液。下面的表 2 和表 3 示出 在这个实验中分别使用微采样器设计 A 和 B 填充 8.6mm 通道的成功率。
     表2
     表3在表 2 和表 3 中可以看出， 使用微采样器设计 A 和 B 两者在至少 10N 的挤压力和 75ms 的撤回时间的情况下对 8.6mm 通道填满 ( 或更少 ) 实现了 100％成功率。在 75ms 的 撤回时间， 在个体的反射动作之前可以进行体液收集。与设计 A 相比， 微采样器设计 B 在其 它撤回时间改善了体液收集成功率。
     进行进一步的实验以确定仍然能够实现成功的快速体液收集时抵靠表皮挤压所 施加的最小力。对于微采样器设计 B， 在不同的力水平测试了图 8、 图 9、 图 10 和图 11 中示 出的挤压单元 90。特别地， 每个挤压单元 90 对表皮施加 4.0N、 6.0N 和 8.0N。此外， 在三个 不同的时间 ： 75ms、 500m 和 1000ms， 测试微采样器 100 在表皮下的总停留时间 ( 从最初刺入 到完全离开 )。在体液收集期间使用图 19 中的曲线图的刺入轮廓 196。在每个测试中， 当 至少毛细管通道 112 的 4.5mm 长度被填充时认为毛细管通道填充成功。图 22 中的示图 220 示出图 8 示出的 O 形环类型的挤压部件 160 的测试结果。在图 23 中， 示图 230 绘出了图 9 的负 S 形挤压部件 162 的测试结果。图 24 中的示图 240 示出图 10 的锥形挤压部件 164 的 测试结果， 在图 25 中， 示图 250 示出图 11 中的硬挤压部件 166 的测试结果。 根据这些结果， 应该认识到， 当使用测试的任何挤压单元 90 对表皮施加 8.0N 的挤压力或压力时， 在反射动 作发生之前， 在最初刺入的 75ms 内撤回微采样器 100 时， 能够成功收集体液。在 6.0N 的力 水平时， 对于锥形挤压单元 164 和硬挤压单元 166， 在 75ms 的时间实现了商业可接受的采样 收集成功率。
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