Способ и устройство для выделения небольшого объема жидкой пробы

008565 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к способу и устройству, предназначенным для выделения малого объема жидкого образца (жидкой пробы) посредством отделения его от относительно большого неопределенного объема этого же образца. Указанные способ и устройство полезны, например, при анализе крови, поскольку обеспечивают получение точно определенного объема пробы крови. Уровень техники При проведении анализа крови чрезвычайно важно выделить точный объем пробы, т.к. такой точно определенный объем далее используют для соответствующих тестов. Обычно пробу крови, имеющую точно определенный объем, разбавляют точно определенным объемом разбавителя или лизирующего агента, чтобы в типичном случае получить для белых и красных кровяных клеток разбавление соответственно 1:400 и 1:40000, причем во втором случае разбавление обычно осуществляют в два этапа. Очевидно, что измерение объемов образца и жидкого разбавителя необходимо проводить точным и воспроизводимым образом, обеспечивающим не только гарантированный в любом случае правильный уровень разбавления, но и тщательное однородное перемешивание двух объемов. Точное измерение объемов образца, безусловно, является наиболее критическим этапом процедуры разбавления, т.к. по сравнению с соответствующими объемами разбавителя указанные объемы экстремально малы. Типичный объем образца, который используют в существующих устройствах, предназначенных для анализа крови, составляет 20 мл. В конструкции известных устройств такого рода часто применяют поворотные клапаны, выделяющие подлежащий разбавлению объем образца. Примеры таких устройств описаны в патентных документах WO 98/22797, WO 99/01742 и WO 03/44488. Указанный клапан содержит цилиндрический компонент, установленный с возможностью поворота в соответствующей цилиндрической полости корпуса клапана. Между противолежащими участками на периферии компонента проходит измерительный канал, который имеет заданный объем. При повороте цилиндрического компонента между заданными угловыми положениями противолежащие концы измерительного канала устанавливаются в положения, в которых они сообщаются с входами различных каналов в цилиндрической полости корпуса клапана. Таким образом, в одном из указанных положений цилиндрического компонента клапана измерительный канал можно заполнить определенным объемом образца, текущего между двумя противолежащими входами первого канала у внутренней периферии цилиндрической полости. При повороте в другое угловое положение, в котором заданный объем образца отделен от двух противолежащих входов первого канала и одновременно противолежащие концы измерительного канала сообщаются с двумя противолежащими входами второго канала у внутренней периферии цилиндрической полости, становится возможной подача через измерительный канал потока разбавляющей жидкостью с получением желаемой степени разбавления. Хотя поворотные клапаны функционируют достаточно хорошо, они из-за своей относительной сложности не пригодны для массового производства, являющегося желательным условием экономичного изготовления одноразового оборудования, выполняющего анализ крови. Сущность изобретения Настоящее изобретение имеет своей целью разработку простого и надежного способа отделения по меньшей мере одного малого заданного объема жидкого образца от относительно большого неопределенного количества этого же образца. Кроме того, решается задача создания такого же простого, надежного и дешевого устройства, предназначенного для реализации указанного способа, причем изготовление такого устройства должно оптимально отвечать требованиям массового производства. Способ согласно настоящему изобретению включает в себя следующие этапы: формирование в поверхности первого компонента по меньшей мере одного углубления, имеющего малый определенный объем; нанесение относительно большого объема образца на указанную поверхность и в единственное или в каждое углубление; взаимное смещение первого компонента и скоблящего средства таким образом, чтобы указанное средство прошло над указанным по меньшей мере одним углублением, тем самым удалив весь относительно большой объем с указанной поверхности и оставив относительно малый определенный объем в единственном углублении или в каждом из углублений. Предназначенное для реализации указанного способа устройство согласно настоящему изобретению содержит первый и второй компоненты. В поверхности первого компонента выполнено по меньшей мере одно углубление (выемка, вырез, полость или впадина, образованная протравливанием или струйной обработкой), имеющее указанный определенный объем. У второго компонента имеется кромка, выполненная с возможностью скольжения по указанной поверхности над углублением (углублениями) при взаимном перемещении компонентов. При этом с поверхности удаляется (соскабливается, соскребается) избыточное количество образца, а заданный объем образца остается в углублении (в каждом из углублений). Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения.-1 008565 Перечень чертежей Фиг. 1 а и 1b представляют собой схематичные изображения в разрезе, иллюстрирующие принцип действия устройства согласно изобретению, показанного соответственно в его первом и втором положениях; фиг. 2 - перспективное изображение, схематично иллюстрирующее первый базовый вариант осуществления устройства; фиг. 3 - такое же изображение, иллюстрирующее второй базовый вариант осуществления устройства; фиг. 4 - такое же изображение, иллюстрирующее третий базовый вариант осуществления устройства; фиг. 5 а и 5b - те же изображения, что и на фиг 1 а, 1b, но с показом, кроме того, уплотняющего элемента между двумя компонентами; фиг. 5 с - увеличенное изображение участка на фиг. 5b; фиг. 6 - вид сверху, иллюстрирующий вариант осуществления уплотняющего элемента; фиг. 7 а - то же изображение, что и на фиг. 1, но с показом альтернативного варианта осуществления устройства, имеющего отдельный узел для приема образца; фиг. 7b - вид сверху на отдельную деталь, показанную на фиг. 7 а; фиг. 8 а-8 с - те же изображения, что и на фиг. 1 а, 1b, но с показом трех следующих друг за другом этапов работы устройства, имеющего отдельное скоблящее приспособление; фиг. 9 а-9 е иллюстрируют различные примеры конфигураций и расположений углублений. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Принцип действия устройства, реализующего настоящее изобретение, подробно показан на фиг. 1 а и 1b. Первый компонент 10 имеет поверхность 11, снабженную углублением 12, причем углубление имеет точно определенный малый объем. На поверхность 11 наносят неопределенный относительно большой объем 13 образца, например крови, таким образом, чтобы гарантировать заполнение углубления. Второй компонент 14 имеет кромку 15, примыкающую к поверхности 11 первого компонента. Для компонентов 10 и 14 предусмотрена возможность взаимного скольжения вдоль поверхности 11 в направлении, показанном стрелкой А. В результате кромка, проходя над углублением, удаляет (соскабливает) объем 16 образца вдоль поверхности 11, оставляя только точно определенный малый объем 17 образца внутри углубления 12. Эта ситуация показана на фиг. 1b. В представленном варианте второй компонент 14 имеет начинающуюся у кромки 15 поверхность 18, которая обращена к поверхности 11 первого компонента и примыкает к ней влагонепроницаемым образом. Для разбавления точно определенного малого объема 17 образца предусмотрено наличие двух каналов 19, 20, проходящих через второй компонент и выходящих на его поверхность 18 на участках,позволяющих текучей среде сообщаться с углублением 12, как это показано на фиг. 1b. В данном случае представленные на чертеже каналы образуют V-образную конфигурацию, т. е. сходятся по направлению к поверхности 18. Очевидно, что каналы могут проходить и в других направлениях, ориентированных к поверхности 11 и выполненному в ней углублению 12. Например, направления каналов могут быть взаимно параллельными. Каждая из трубок 21, 22, показанных пунктирными линиями, соединяет соответствующий канал 19,20 с одной из емкостей 23, 24. Показанная на фиг. 1 а емкость 23 предназначена для хранения определенного объема жидкости 25, такой как разбавитель или лизирующий агент. Когда первый и второй компоненты находятся относительно друг друга в положении, представленном на фиг. 1b, поток из емкости 23 через трубку (или иной закрытый канал) 21 будет направляться в углубление 12, вытесняя образец из объема 17 и перенося его через трубку (или иной закрытый канал) 22 в емкость 24. Тем самым обеспечивается получение объема разбавленного образца, имеющего заданную степень разбавления. Этот объем можно заставить перетекать несколько раз взад-вперед между двумя емкостями, чтобы гарантировать надлежащее смешивание и разбавление. Однако испытания показали, что удовлетворительный результат обеспечивается уже при первом вытеснении образца. В зависимости от желаемой степени разбавления и типа проводимого анализа углубление может иметь объем 0,05-10 мл, хотя вполне возможно использовать углубления с объемом, например, 0,02-20 мл. На практике может оказаться полезным снабдить поверхность компонента 10 несколькими углублениями, в частности, одним относительно малым (например 0,05 мл) и одним относительно большим (например 10 мл). Тогда появляется возможность одновременно получить две различающиеся степени разбавления. В случае анализа крови этот вариант осуществления изобретения является предпочтительным. Примеры устройств, реализующих такую возможность, показаны на фиг. 2-4. Вариант осуществления, представленный на фиг. 2, содержит корпус 25 (второй компонент) в виде прямоугольного блока с прорезью 26. Скользящая деталь 27 (первый компонент) имеет в своей верхней поверхности 28 меньшее и большее углубления (соответственно 29 и 30). Прорезь имеет кромку 31,плотно прилегающую к поверхности 28. Через корпус 25 проходят две пары сходящихся каналов 32, 33 и 34, 35, которые выходят на поверхность прорези 26 у участков, соответствующих углублениям 29, 30.-2 008565 Таким образом, не показанный на чертеже неопределенный объем образца, нанесенный на поверхность 28, будет удален кромкой 31 при вхождении (в направлении, показанном стрелкой В) скользящей детали 27 со скольжением в прорезь. В результате в углублениях 29 и 30 остаются два точно определенных объема образца, подлежащие разбавлению, как это было описано со ссылками на фиг. 1 а и 1b. На фиг. 3 первый компонент представляет собой деталь 36 в форме диска, имеющую выполненные в ее поверхности 37 меньшее и большее углубления (соответственно 38 и 39). Второй компонент также имеет форму диска 40, у наружной окружности которого имеется вырез, обеспечивающий доступ к поверхности 37 первого компонента. Кроме того, указанный вырез образует по меньшей мере одну кромку,прилегающую к поверхности 37. Через компонент 40 проходят две пары сходящихся каналов 42, 43 и 44,45, которые выходят на поверхность 37 первого компонента у участков, соответствующих положениям углублений 38, 39. Таким образом, не показанный на чертеже неопределенный объем образца, нанесенный на поверхность 37, будет удален кромкой компонента 40 при взаимном развороте двух компонентов в направлении, показанном стрелкой С. В результате в углублениях 38 и 39 остаются два точно определенных объема образца, подлежащие разбавлению, как это было описано со ссылками на фиг. 1 а и 1b. На фиг. 4 первый компонент представляет собой цилиндрическую деталь 46, в боковой поверхности 47 которой выполнены меньшее и большее углубления (соответственно 48 и 49). Второй компонент имеет вид прямоугольного блока 50, у которого одна поверхность 51 вогнута в соответствии с цилиндрической поверхностью 47. Кромка 52 поверхности 51 прилегает к поверхности 47 первого компонента. Через второй компонент 50 проходят две пары сходящихся каналов 53, 54 и 55, 56, которые выходят на поверхность 51, прилегающую к поверхности 47, на участках, соответствующих положениям углублений 48, 49. Таким образом, не показанный на чертеже неопределенный объем образца, нанесенный на поверхность 47, будет удален кромкой 52 при взаимном развороте двух компонентов в направлении, показанном стрелкой D. В результате в углублениях 48 и 49 остаются два точно определенных объема образца, подлежащие разбавлению, как это было описано со ссылками на фиг. 1 а и 1b. Чтобы удобным образом получить адекватное уплотнение, можно между двумя компонентами 10 и 14 поместить уплотняющий элемент 57, как это показано на фиг. 5 а, 5b и, более подробно, на фиг. 5 с. В этом варианте осуществления изобретения кромка 57' уплотняющего элемента выполняет функцию кромки 15 второго компонента 14 базового варианта осуществления, показанного на фиг. 1 а и 1b,т.е. она отделяет объем образца внутри углубления 12 от остального количества образца. Уплотняющий элемент помещен в вырезе 58, сформированном во втором компоненте 14'. Тем самым обеспечивается уплотнение вокруг углубления и выходов каналов 19, 20. Уплотняющий элемент имеет сквозное отверстие 59, которое обеспечивает сообщение между двумя каналами 19, 20 и углублением 12 в показанном на фиг. 5b, 5 с положении, в которое компоненты 14' и 10 устанавливаются за счет взаимного скользящего перемещения. Второй компонент 14' имеет вырезанный участок 60, посредством которого направляется и улавливается избыточный объем 13 образца при взаимном перемещении двух компонентов (см. фиг. 5b). Указанный участок завершается относительно узкой щелью 61 (см. фиг. 5 с), расположенной непосредственно перед рабочей кромкой 57' уплотняющего элемента 57. Из фиг. 5 с, кроме того, видно, что участок 57" уплотняющего элемента 57, расположенный между сквозным отверстием 59 и кромкой 57', имеет ширину w, превышающую ширину d углубления 12. Тем самым гарантируется, что вход в углубление при прохождении над ним участка 57" во время перемещения двух компонентов относительно друг друга полностью изолирован. Альтернативным вариантом для уплотняющего элемента, показанного на фиг. 5 а и 5b, у которого боковые стенки отверстия направлены перпендикулярно поверхности 11 первого компонента 10, является сквозное отверстие 59, представленное на фиг. 5 с. Его боковые стенки 59' наклонены приблизительно в соответствии с наклоном каналов 19 и 20. На фиг. 6 показан вариант осуществления уплотняющего элемента 62, полезный для взаимного изолирования двух углублений, например, относительно малого углубления 29 и относительно большого углубления 30 в варианте осуществления согласно фиг. 2. Обозначенные пунктирными линиями положения этих углублений представлены только в иллюстративных целях. Уплотняющий элемент имеет два сквозныхотверстия 63 и 64. Чтобы обеспечить герметизацию обоих отверстий во время всего процесса взаимного перемещения компонента 27 и уплотняющего элемента, указанному элементу придана, по существу, L-образная форма, т.е. сквозные отверстия находятся на одной линии, но рабочая кромка уплотняющего элемента разделена на два участка 62' и 62" так, что соответствующие участки этого элемента, расположенные между отверстиями и участками кромки, имеют различающуюся ширину (соответственно W1 и W2), причем оба эти значения больше ширины соответствующих углублений (d1 и d2). На фиг. 7 а показано, что между первым и вторым компонентами (соответственно 10 и 14) помещена отдельная деталь 65, причем предусмотрена возможность ее скользящего перемещения. В своей поверхности 65 а, обращенной ко второму компоненту 14, указанная деталь имеет полость 66, воспринимающую образец и сообщающуюся через канал 67 с углублением 68, удерживающим образец и выполненным в поверхности 65b детали, обращенной к первому компоненту 10. В результате, по меньшей мере часть образца, например крови, введенного в полость 66, перенесется в углубление 68. Кроме того,-3 008565 через деталь 65 проходит сквозное отверстие 69. В результате перемещения детали 65 относительно первого и второго компонентов часть объема образца, содержавшегося в удерживающем образец углублении 68, окажется внутри углубления 12 в первом компоненте 10, полностью заполнив это углубление. Задняя кромка 68' углубления 68 будет выполнять функцию скоблящей кромки, гарантирующей, что избыточные количества образца будут удалены из его объема, используемого для дальнейшей обработки. Сквозное отверстие 69 обеспечивает сообщение между каналами 19, 20 и углублением 12. В данном случае следует отметить, что соотношения размеров различных деталей имеют только иллюстративный характер. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 8 а-8 с, имеется отдельное скоблящее приспособление 70, снабженное скоблящей кромкой 70' и применяемое для удаления избытка образца с поверхности 11 вокруг углубления 12. В этом варианте осуществления два компонента 10 и 14 в исходном положении и во время скоблящей операции (см. фиг. 8 а и 8b) находятся на расстоянии друг от друга. После завершения указанной операции оба компонента сближают друг с другом по дугообразной траектории, как это показано на фиг. 8 с стрелкой Е, чтобы привести компоненты в положение, предназначенное для проведения процедуры разбавления. На фиг. 9 представлены различные формы и конфигурации углублений. Фиг. 9 а иллюстрирует форму, представляющую собой часть сферы. На фиг. 9b показано пространственное распределение множества, по существу, круглых углублений. На фиг. 9 с представлено квадратное или пирамидальное вдавленное углубление. Фиг. 9d демонстрирует несколько параллельных канавок, а на фиг. 9 е показано прямоугольное углубление, сформированное, например, посредством протравливания, струйной обработки,высечки или какого-либо другого способа удаления материала. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ отделения по меньшей мере одного малого определенного объема жидкого образца от относительно большого неопределенного объема указанного образца, включающий формирование в поверхности первого компонента углубления или углублений, имеющего (имеющих) малый определенный объем (малые определенные объемы); нанесение относительно большого объема образца на указанную поверхность и в углубление или в углубления; взаимное смещение первого компонента и скоблящего средства таким образом, чтобы указанное средство прошло над углублением или углублениями, тем самым удалив весь относительно большой объем с указанной поверхности и оставив относительно малый определенный объем в углублении (в каждом из углублений). 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанное скоблящее средство представляет собой кромку второго компонента, выполненного с возможностью скольжения относительно первого компонента. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения разбавления определенного объема образца включает этап приведения указанного малого определенного объема в контакт с потоком разбавляющей жидкости, проходящей через указанное по меньшей мере одно углубление. 4. Устройство, формирующее заданный объем образца для отделения по меньшей мере одного малого определенного объема жидкого образца от относительно большого неопределенного объема указанного образца и содержащее первый компонент (10, 27, 36, 46) и второй компонент (14, 25, 40, 50, 57,70), выполненные с возможностью взаимного перемещения,отличающееся тем, что в поверхности (11, 28, 37, 47) первого компонента (10, 27, 36, 46) выполнено углубление (12) или углубления (28, 30, 38, 39, 48, 49), имеющее (имеющие) определенный объем (определенные объемы),у второго компонента (14, 25, 40, 50, 57, 70) имеется кромка (15, 31, 41, 52, 57', 70'), выполненная с возможностью скольжения по указанной поверхности над углублением (углублениями) при взаимном перемещении компонентов,при этом устройство обеспечивает при нанесении неопределенного объема образца на указанную поверхность отделение избыточного объема от указанного неопределенного объема образца в процессе указанного взаимного перемещения с оставлением внутри углубления (каждого из углублений) объема указанного образца, эквивалентного указанному определенному объему. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что указанная кромка представляет собой кромку (15) второго компонента (14). 6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что указанная кромка представляет собой кромку (57') уплотняющего элемента (57), входящего в состав второго компонента (14'). 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что уплотняющий элемент (57) связан с поверхностью второго компонента, обращенной к указанной поверхности первого компонента (10). 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что в уплотняющем элементе выполнено отверстие, которое при установке в результате взаимного скользящего перемещения указанных компонентов в заданное положение относительно друг друга располагается напротив углубления (одного из углублений).-4 008565 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что участок уплотняющего элемента (57), расположенный между указанным отверстием и указанной кромкой (57'), имеет ширину, превышающую ширину указанного углубления (каждого из углублений). 10. Устройство по любому из пп.4-9, отличающееся тем, что выполнено с возможностью разбавления указанного малого определенного объема образца и содержит средство (19, 20) для направления жидкости (25) в углубление (в одно из углублений) и из него. 11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что указанное средство содержит закрытый канал, который при установке в результате взаимного скользящего перемещения указанных компонентов (10, 14,57) в заданное положение относительно друг друга располагается напротив углубления (одного из углублений). 12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что закрытый канал образован первым каналом (19), направленным к углублению (к одному из углублений), и вторым каналом (20), направленным от него. 13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что содержит первую емкость (23) для жидкости, сообщающуюся с первым закрытым каналом (19, 21), и вторую емкость (24) для разбавленного образца, сообщающуюся со вторым закрытым каналом (20, 22). 14. Устройство по любому из пп.4-13, отличающееся тем, что предназначено для проведения анализа крови и содержит два углубления (29, 30), имеющие различающиеся объемы.