[发明专利]用于测量流体物理性能的方法、装置、和系统

说明书

在此披露了用于在一个或多个时间点测量一个流体样品(例如血液)的一个或多个性能或性能改变(例如粘度或密度)的一种装置。该装置可以包括：限定适合接收和保留该流体样品的、该装置的内部体积的一个室；多个层，该多个层包括在该室下方的至少一个第一层(301)，在该室上方的至少一个第二层(309)，以及在该第一层和第二层之间的一个基质层(305)。该多层的装置可以被形成为一次性测试条。该基质层(305)连接至位于该室内的至少一个悬浮振动元件(101)上；该悬浮元件(101)是通过位于该室内的至少两个顺应式结构(102)而连接至该基质层上的；并且该悬浮元件(101)被配置为当应用致动电流到至少一个导电通路(103)时而振荡，该至少一个导电通路延伸跨过该至少两个顺应式结构(102)和该悬浮元件(101)，当永久磁铁被定位在该悬浮元件附近时引起磁致动。还披露了相关方法和用途。

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年1月16日提交的美国临时专利申请号61/587,020的权益，将其通过引用结合在此。

技术领域

本发明涉及用于测量流体物理性能的方法、装置、和系统，这些物理性能例如是流体样品的粘度、流体样品的本体相(bulk phase)的粘度、流体样品的连续相(continuousphase)的粘度、流体样品的粘弹性、流体样品的密度、血液样品的血浆粘度、血液样品的全血粘度、血液样品的粘弹性、血液样品的凝血时间、血液样品的红细胞比容、以及血液样品中抗凝剂的浓度。

背景技术

全血粘度(WBV)，对在血管中流动的大量血液的固有阻力的总体测量，是通过血细胞流变学、血浆粘度(PV)和红细胞比容之间的相互作用确定的，并且可以被认为是循环功能的标记。它的主要决定因素是红细胞的体积率(红细胞比容或Hct)、血浆粘度(主要通过血浆纤维蛋白原、其他生物学反应物球蛋白、和脂蛋白确定)、红细胞变形(在高流动/剪切条件下)和导致凝结/凝固的红细胞聚集(在低流动/剪切条件下)。已经示出，增加总群中的血液粘度水平可以通过它对动脉粥样硬化、血栓形成、或狭窄或闭塞远端的局部缺血的潜在流变学影响而促进心血管事件。流行病学研究已经关联具有常规危险因素的高血液粘度，这些常规危险因素例如是男性、吸烟、血压、和血脂/脂蛋白。1592名男性和女性的随机群体的研究，平均跟踪5年，示出在针对年龄和性别的调整后，平均血液粘度在经历缺血性心脏病发作和中风的患者中比未经历这些的人更高[5]。在针对舒张压、LDL胆固醇和吸烟的修正后，血液粘度(和红细胞比容修正的血液粘度)之间的联系仅针对中风是显著的(p<0.05)。331名中年高血压男性的近期前瞻性研究(平均跟踪4.8年)揭示，上三分位舒张压血液粘度患者具有心血管事件的增加的危险[6]。而且，在2型糖尿病的发病与WBV之间存在强关联，并且可以同时用血浆粘度预测血浆粘滞性过高综合征以及预知镰刀形红细胞病。

血液是非牛顿流体，即血液的粘度取决于穿过血管的血液的速度(更确切地，血液的剪切速率)。在高血液速度下，盘形红细胞定向为流动方向并且粘度更低。对于极低剪切速率，可能发生红细胞聚集，因此增加粘度至非常高的值。还已经提示并且证明，在血液将开始流动前，需要最小切应力(屈服应力，τ_y)。为了测量样品的粘度，现代粘度计一般测量在指定力下的流体流动速率，或相反地，测量达到预定流动速率所需的力的量。由于它的牛顿流体性能，所以无所谓哪种方法用于血浆粘度测量。当测量全血粘度时，理想地应该精确控制并且指定流动速率(与剪切速率成正比)，以便达到测量的标准化。粘度计通常通过测量达到指定剪切速率所需的力来得出流体的粘度(Wells(威尔斯)-Brookfield(布鲁克菲尔德)，锥板式粘度计)[7]。由于它们的成本、空间要求、和其他前提条件，例如无振动安装，常规实验室粘度计通常并不利于粘度的便携式的和在线的测量。而且，为此类装置所取的样品通常涉及体力劳动并且倾向于是费时并且易出错的。