具有樣品腔室的光學測量試管的制作方法

具有樣品腔室的光學測量試管的制作方法
【專利摘要】本發明是用于對多個液體樣品內的粒子的至少一個特性進行光學測量的試管組件。所述試管組件包括具有內壁和外壁的主體，和位于所述主體內且至少部分地由所述內壁限定的多個試管。所述多個試管中的每一個都具有液體輸入室、過濾器和光室，所述液體輸入室用于接收所述多個液體樣品中的相應的一個液體樣品，所述光室用于接收由使所述多個液體樣品中的相應的一個液體樣品穿過所述過濾器而造成的相應的被過濾的液體樣品。每個所述光室都包括入口窗和出口窗，所述入口窗使輸入光束能夠通過所述被過濾的液體樣品傳輸，所述出口窗用于傳輸由所述被過濾的液體樣品內的粒子造成的向前散射信號。
【專利說明】具有樣品腔室的光學測量試管
[0001 ]版權聲明
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技術領域
[0003]—般地，本發明涉及含液樣品的光學測量領域。具體地，本發明涉及具有用于容納樣品(例如液體樣品等)的多個腔室的試管組件，所述樣品將通過與所述腔室相關聯的窗口由光學測量進行評估。
【背景技術】
[0004]分析研究和臨床試驗領域的許多應用利用光學方法來分析液體樣品。在這些方法中，包括吸光度測量、混濁度測量、熒光/發光測量以及光散射測量。激光散射是最靈敏的方法之一，但是其實施會非常具有挑戰性，特別是在分析這樣的生物樣品時:其中，介質中的懸浮粒子是相對透明的。在這種情況下，大多數散射過程發生在靠近入射激光束的向前方向。為了檢測向前散射信號，需要入射光束的高消光。
[0005]液體內通常需要評估的一個粒子是細菌。通常檢查例如尿液、羊膜液、胸膜液、腹膜液和脊髓液等生物液體是否存在細菌。在常見的分析方法中，細菌的培養會是耗時的并且涉及置于培養器內的細菌生長片的使用。通常，實驗室結果花費數天來確定對象液體是否被細菌感染。
[0006]在一些系統中，已經使用試管來接收液體樣品，然后通過輸入光束透過試管并且觀察向前散射信號對樣品進行光學測量。有關液體內細菌的檢測，已經使用這些器件。然而，上述試管不利于商用大規模生產。現有技術中的這些試管也不具有使操作者易于使用的用戶友好特征。此外，現有技術中的這些試管缺乏允許液體樣品容易地經過過濾器流入光室的機構。
[0007]因此，需要一種改進型試管，其容易大規模生產，使操作者易于使用且更容易將液體樣品經過過濾器送進光室。

【發明內容】

[0008]本發明是用于對多個液體樣品內的粒子的至少一個特性進行光學測量的試管組件。所述試管組件包括具有內壁和外壁的主體，并且所述主體內的多個試管是至少部分地由所述內壁限定。所述多個試管中的每一個試管都具有用于接收所述多個液體樣品中的相應的一個液體樣品的液體輸入室、過濾器以及光室，所述光室用于接收由使所述多個液體樣品中的相應的一個液體樣品穿過所述過濾器而造成的相應的被過濾的液體樣品。每個光室都包括入口窗和出口窗，入口窗使輸入光束能夠通過過濾液體樣品傳輸，出口窗用于傳輸由所述被過濾的液體樣品內的粒子造成的向前散射信號。
[0009]在另一個方面，本發明涉及用于對多個液體樣品內的粒子的至少一個特性進行光學測量的試管組件。試管組件包括具有多個開口的主體。每個開口各自接收多個液體樣品中的一個相應的液體樣品。所述多個開口分別通向相關聯的液體輸入室，所述液體輸入室與相關聯的光室流體連通。每個光室都具有入口窗和出口窗，所述入口窗使輸入光束能夠通過所述液體樣品傳輸，所述出口窗用于傳輸由各所述液體樣品內的粒子造成的向前散射信號。所述試管組件還包括多個單獨的封蓋機構。每一個所述封蓋機構與所述多個開口中的相應的一個開口相關聯。每一個所述封蓋機構能夠從用于接收各液體樣品的初始打開位置移動至用于抑制來自相關聯的液體輸入室的泄漏的關閉位置。
[0010]在又一個方面，本發明是用于對多個液體樣品內的粒子的至少一個特性進行光學測量的試管組件。所述試管組件包括:具有內壁的主體，所述內壁至少部分地限定用于分別接收所述多個液體樣品中的相應的一個液體樣品的多個光室。每個光室都包括入口窗和出口窗，入口窗使輸入光束能夠通過各液體樣品傳輸，出口窗用于傳輸由各液體樣品內的粒子造成的光學信號。所述主體還包括相對于輸入光束的中心軸成角度的下表面。第一對配準結構與所述主體的成角度的所述下表面相關聯。所述第一對配準結構用于與和產生輸入光束的光源相關聯的儀器中的平臺上的對應的一對配準特征件配合。
[0011]在又一個方面，本發明是用于對多個液體樣品內的粒子的至少一個特性進行光學測量的試管組件。所述試管組件包括多個試管。所述多個試管中的每一個都具有用于接收多個液體樣品中的相應的一個液體樣品的液體輸入室、過濾器以及用于接收來自所述過濾器的相應的被過濾的液體樣品的光室。每個光室都包括排氣孔，當所述被過濾的液體樣品進入所述光室時，所述排氣孔使迀移的氣體能夠逸出。
[0012]在又一個方面，本發明是用于對多個液體樣品內的粒子的至少一個特性進行光學測量的試管組件。試管組件包括多個試管。所述多個試管中的每一個都具有用于接收多個液體樣品中的相應的一個液體樣品的液體輸入室、過濾器以及用于接收來自所述過濾器的相應的被過濾的液體樣品的光室。試管組件包括接收施加于所述液體輸入室內的液體樣品的壓力的端口以迫使樣品通過所述過濾器且進入所述光室。或者，試管組件包括與所述光室相關聯的用來施加吸力(或真空)的端口以使所述被過濾的液體樣品通過所述過濾器且進入所述光室。
[0013]在另一個方面，本發明是用于對多個液體樣品內的粒子的至少一個特性進行光學測量的試管組件。所述試管組件包括位于試管組件的主體內的多個試管。所述多個試管中的每一個都具有用于接收所述多個液體樣品中的相應的一個液體樣品的液體輸入室和用于接收來自相關聯的所述液體輸入室的相應的液體樣品的光室。每個光室都包括入口窗和出口窗，所述入口窗使輸入光束能夠通過液體樣品傳輸，所述出口窗用于傳輸由液體樣品內的粒子造成的光學信號。至少一個窗組件附接至主體，所述窗組件包括(i)多個所述光室的所有所述入口窗，或者(i i)多個所述光室的所有所述出口窗。
[0014]在另一個方面，本發明是用于對多個液體樣品內的粒子的至少一個特性進行光學測量的試管組件。所述試管組件包括多個試管。所述多個試管中的每一個都具有用于接收所述多個液體樣品中的相應的一個液體樣品的液體輸入室和用于接收來自相關聯的所述液體輸入室的相應的液體樣品的光室。每個光室都包括入口窗和出口窗，所述入口窗使輸入光束能夠通過液體樣品傳輸，所述出口窗用于傳輸由液體樣品內的粒子造成的光學信號。每個試管都預裝載有用于與位于該試管內的液體樣品混合的一個或多個化療效應物。
[0015]鑒于參照附圖對各實施例進行的詳細說明，本發明的額外各方面對本領域普通技術人員而言將是顯然的。下面提供附圖的簡要說明。
【附圖說明】
[0016]圖1示意性地圖示了經過根據本發明的試管組件的一個試管的液體輸入室和光室截取的截面圖。
[0017]圖2是圖1的試管組件的俯視平面圖。
[0018]圖3是根據本發明的具有多個腔室的試管組件的另一個實施例的分解圖。
[0019]圖4是圖3的試管組件的立體圖，其中第一光室以及關聯的液體輸入室被圖示為截面圖。
[0020]圖5是沿著圖7的線5-5截取的出口窗組件的橫截面圖。
[0021]圖6是圖3的試管組件的對透過入口窗的輸入光束進行響應的一個光室的示意圖。
[0022]圖7是圖4的試管組件的分解圖，示出了試管組件底部的各種對準和配準特征件。
[0023]圖8圖示了配準在平臺上的圖4的試管組件，該平臺通常位于光學測量儀器內。
[0024]圖9圖示了具有防污膜的試管組件，所述防污膜位于試管組件的上部結構的上方。
[0025]圖10圖示了根據本發明的試管組件的又一個實施例，其包括位于試管組件開口正下方的易碎膜。
[0026]圖11圖示了根據本發明的試管組件的又一個實施例，其包括有助于迫使上部的液體輸入室內的液體通過過濾器以使其進入下部的光室的手動栗。
[0027]圖12示意性地圖示了根據本發明的試管組件的一個應用，其中，單個試管組件包含對照樣品和四個不同的藥物樣品或者包含對照樣品和四個不同劑量的單種藥物樣品。
[0028]雖然本發明容許各種變型和替代形式，但是將在附圖中以示例的方式示出具體實施例，并且將在本文詳細說明這些具體實施例。然而，應理解，本發明不是意在被限制于所公開的特定形式。相反，本發明旨在覆蓋落入由隨附權利要求限定的本發明實質和范圍內的所有變型例、等同例和替代例。
【具體實施方式】
[0029]將基于如下的理解在本文中詳細說明附圖:本發明的公開內容被認為是本發明原理的例證，而不是意在將本發明的寬泛方面限于圖示的實施例。為了本詳細說明的目的，文中的單數包括復數，且反之亦然(除非明確否認)；詞語“和”和“或”應當既是連接詞又是轉折詞；詞語“所有”意思是“任何及所有”；詞語“任何”意思是“任何及所有”；且詞語“包括”意思是“包括但不限于”。
[0030]圖1和圖2示意性地圖示了根據本發明的試管組件10的第一實施例。如圖2所示，試管組件10包括由試管組件10的主體的下部13的內外壁限定的五個光室12a、12b、12c、12d、12e。如圖1所示，液體輸入室14位于各個光室12的上方且也由試管組件10的主體的上部15的內外壁限定。各液體輸入室14及其相關聯的光室12形成單獨的試管。試管組件10優選由聚碳酸酯、聚苯乙烯或ABS等塑性材料制成，并且優選是一次性使用的。
[0031]試管組件1的光室12包括入口窗16和出口窗18。光源20 (例如激光等)提供輸入光束(實線)，輸入光束從入口窗16開始傳遞，穿過光室12內的液體樣品且穿過出口窗18。當液體樣品包含粒子時，因輸入光束碰撞在液體樣品內的粒子上而產生向前散射信號(虛線)并且由傳感器22檢測所述向前散射信號。向前散射信號提供存在于液體樣品中的粒子的特征(例如，數量、尺寸或濃度)，這有助于診斷應用、醫學應用、非醫學應用和研究應用。在一個特別有用的應用中，粒子是細菌，通過在7961311和8339601號美國專利中大致說明的各種技術能夠對其檢測和計數，這兩件專利都是被共同擁有的且將它們的全部內容以引用的方式并入本文。
[0032]從圖1至圖2看出，主體的下部13內的光室12具有在水平和垂直平面中的傾斜壁(angled wall)。傾斜壁提供大致為圓錐形的光室，該光室具有與出口窗18相比更小的入口窗16，以使光能夠在不碰撞壁的情況下從入口窗16擴散。在一個實施例中，相對的兩個傾斜壁在12°至16°之內與輸入光束平行(S卩，各垂直壁和水平壁在光室12中心軸的約6°至8°內)。此外，有角度的“光陷阱”可能被裝入光室12的傾斜壁以捕捉、吸收和/或包含來自窗
16、18或壁面的內部光反射。
[0033]分別位于光室12端部的窗16、18對輸入光束是透明的。窗16、18薄(小于Imm)且以一定的角度傾斜以確保窗16、18的表面不垂直于輸入光束，以此減小可能對傳感器22處的對向前散射信號的測量產生干擾的回歸反射。窗16、18能夠在相同或不同的平面內成角度。窗16、18能夠是玻璃或塑料，也能夠是塑料膜。它們必須具有低的表面粗糙度(優選地，表面微粗糙度均方根值小于100埃)和最少的將會產生散射的內含物，這樣的散射也會干擾傳感器22處的對向前散射信號的測量。
[0034]關于液體樣品從試管組件10的上部15到下部13的傳輸，液體樣品最初位于液體輸入室14內，然后通過過濾器32(例如，滲透膜32)進入光室12。過濾器32去除特定尺寸的粒子，例如通過過濾排除大于細菌的粒子以達到約0.0lmm(約10微米)以下的尺寸，僅留下一定尺寸的粒子存在于位于光室12的過濾液體樣品中。試管組件10內的中間隔板30支撐過濾器32且包括一組開口，這些開口允許被過濾的液體樣品從液體輸入室14進入光室12。可替代地，中間隔板30可以具有這樣的開口:這些開口的尺寸和形狀能夠提供足夠的過濾以此避免需要額外的過濾器32。
[0035]試管組件10還可以包括位于主體的上部結構38的開口40下方的箔或易碎膜34(或一次性使用的易碎特征件)以在試管組件10被使用之前密封液體輸入室14的內部。箔或易碎膜34可以被將液體樣品注入液體輸入室14的標準移液管、注射器尖端、尖銳插管或其它管刺破或移位。箔或易碎膜34用來保護使用前的液體輸入室14和光室12的內部的完整性或無菌性，并且也為用戶提供篡改證據或使用證據。易碎膜32也可以是彈性或橡膠材料以使它可以被尖銳插管刺破，但是被刺破后仍然將液體樣品保留在液體輸入室14的內部和易碎膜32的下方。可能包含有為鈍插管接入而存在的多個機構(例如，用于無針輸液器的機構等)以使液體樣品能夠傳輸至液體輸入室14的內部。例如，這些機構可以包括安裝于管狀體中的可滑動或可變形的橡膠元件，該元件內具有裂縫或開口，所述裂縫或開口通過被注射器魯爾接頭(luer taper)移位而被迫打開。它們也可以包括能夠通過被鈍插管移位而從密封圈發生位移的彈簧負載提升閥或可運動元件，或能夠被鈍插管強迫打開的“鴨嘴”收縮橡膠管。
[0036]中間隔板30也可以有助于形成從光室12至液體輸入室14的上部區域的排氣孔(未在圖1至圖2中示出)，以有助于一旦收到過濾液體樣品就排放從光室12排出的空氣(或其它氣體)。也可以存在這樣的特征件:其通過液體輸入室14的壁將該排氣孔連接至試管組件10外部的裝置以將真空施加于光室12，以促進通過過濾膜32和/或中間隔板30的液體運動，所述特征件在圖9中被更加詳細示意出。此排氣孔可以是小的(例如，直徑小于3mm或小于Imm)或包括限制部或孔徑，以使通過排氣孔被真空拉出的液體遭受大的流阻(背壓)，所述流阻(背壓)能夠由真空裝置檢測以表示光室12被裝滿且停止施加真空。一旦被過濾的液體樣品位于光室12內，就可以啟動與光源20和傳感器22關聯的光學測量。
[0037]在液體樣品已經經由開口40被引入液體輸入室14之后，為了保持位于試管組件10內的液體樣品，封蓋機構42與試管組件10的各液體輸入室14關聯。封蓋機構42優選是一次性使用的滑動封蓋，其優選在從最初的打開位置(實線)運動至關閉位置(虛線)后提供鎖定特性。滑動封蓋機構42可以具有裝入其中的棘輪或棘爪器件以將滑動封蓋機構42鎖定在上部結構38上的關閉位置，從而確保試管組件10僅使用一次。滑動封蓋機構42也用作使用的證據。滑動封蓋機構42優選包括擦拭特征件(wiping feature)以確保用于抑制或阻止液體從液體輸入室14泄漏的液密封蓋。滑動封蓋機構42及關聯的擦拭特征件也確保了:在滑動封蓋機構42處于關閉位置后，外部污染物不會被引入液體輸入室14。此外，滑動封蓋機構42優選具有這樣的構造:被制造為使移液管或裝載管適于阻止所述管周圍的液體或氣體泄漏，或被制造為當管被從開口 40取出時擦拭管的端部。可替代地，封蓋機構42能夠是具有鎖定遮蓋或卡扣特征件的鉸鏈封蓋，其也用來確保一次性使用且也用作使用的證據。鉸鏈封蓋機構也優選在被關閉時是液密的。
[0038]圖3至圖7圖示了與圖1至圖2的試管組件10類似的試管組件110的另一個實施例，其中，現在以100系列的參考符號來標示類似的結構。首先參照圖3至圖4，試管組件110包括四個單獨的試管，每個都包括光室112和液體輸入室114。與前述的實施例一樣，試管組件110的主體的下部113的內外壁限定光室112。例如，第一光室112部分地由下部113的側外壁、內壁和底壁以及入口和出口窗116、118限定。關聯的液體輸入室114部分地由試管組件110的主體的上部115的側外壁、內壁和前后一對外壁限定。
[0039]四個入口窗116中的每一個都是附接至試管組件110的主體的下部113的入口窗組件117的一部分。同樣，四個出口窗118中的每一個都是出口窗組件119的一部分，該出口窗組件119與入口窗組件117相對地附接至主體的下部。換言之，本發明構思出提供輸入光束分別進入所有四個光室112的傳輸這樣的單件整體光學結構，以及提供向前散射信號分別從各光室112離開的出口的單件整體光學結構。主體的下部113包括結構凹槽，其與窗組件117、119上的相應結構配合以在裝配試管組件110時將它們配準在適當的定位中。
[0040]試管組件110內的中間隔板130將限定四個光室112的下部113與限定液體輸入室114的上部115隔開。中間隔板130被示出為下部113的一部分(盡管它可以是上部115的一部分)，并且包括四組分離的開口，這些開口允許液體從液體輸入室114流入關聯的光室112。所述開口能夠是允許液體流動的各種形狀。如所示，從入口窗116到出口窗118，開口逐漸變長，這是因為光室112的形狀在相同的方向上面積增大。此外，過濾器132置于中間隔板130上，使得同一過濾器132用于四個區域中的每一個。當同一過濾器132用于所有四個區域時，上部115的內壁必須對過濾器132提供足夠的壓力以防止相鄰的液體輸入室112之間通過過濾器132的交叉液體流動。在又一個替代方案中，不存在過濾器132，這是因為中間隔板130包括適當尺寸的開口來提供液體樣品的必要過濾，或者因為液體樣品在進入各液體輸入室114前經過預過濾。
[0041]為了提供液體樣品進入試管組件110的初始引入，上部結構138(其附接至試管組件110的主體的上部115)包括與四個液體輸入室114相對應的四個開口 140。四個滑動機構142位于上部結構138上的四個相應的溝槽144內并且初始被布置于打開位置，以使用戶最初利用開口 140引入液體樣品。滑動機構142均包括一對突起148，其與各相應溝槽144邊緣處的相應的側溝道接合以允許進行滑動動作。在各溝槽144內，存在閂鎖斜坡146，當滑動機構142向關閉位置過渡時，滑動機構142在閂鎖斜坡146上運動。滑動機構142下面的相應的閂鎖147(圖4)在閂鎖斜坡146上運動，且當滑動機構142已經完全運動至關閉位置時相應的閂鎖147創建鎖定機構。試管組件110的上部結構138還包括握柄150，其使用戶能夠在往來于包括有光源20和傳感器22的儀器的運送期間容易地抓握試管組件110。
[0042]為了有助于在已經將液體樣品放置于各液體輸入室114內之后密封試管組件110，滑動機構142的與開口 140相鄰的外周能夠被構造為與限定溝槽144的壁緊密配合(或者咬邊溝槽144內的溝道)來抑制上部結構138中的開口 140周圍的任何泄漏。可替代地，彈性塞狀結構能夠位于滑動機構142的下側，該結構在開口 142內配合以創建密封且抑制泄漏。或者，墊圈能夠設置在開口 140的周圍以對滑動機構142的下側提供密封效果。
[0043]試管組件110的主體的上部115和下部113能夠通過各種技術(例如，超聲波焊接、熱焊接、使用粘合劑或通過介入卡扣配合連接件等)來彼此附接。同樣，上部結構138能夠通過類似的技術附接至主體的上部115。并且，窗組件117、119能夠通過相同的附接技術而被附接至下部113。跨越四個試管的整個試管組件110的寬度尺寸是大概4cm。整個試管組件110的長度尺寸(S卩，平行于輸入光束)是約2cm。整個試管組件110的高度尺寸是約2cm，以使各液體輸入室114的高度是約Icm且各光室112的高度是約Icm(然而光室112由于其錐形的形狀而具有沿著長度方向變化的高度)。在一些實施例中，各光室112被設計為容納約1.2至1.5立方厘米(S卩，約1.2至1.5ml)的液體樣品。各液體輸入室114被設計為保持稍微多一些的液體樣品(例如，1.7至2.5ml)，這些液體樣品隨后被供給至相應的光室112中。
[0044]因為各試管組件110可以用于不同的應用，所以試管組件110可以使用條形碼或RFID標簽來識別由特定的試管組件110支持的測試類型以及將要獲取的其它測量數據。包括光源20和傳感器110在內的儀器優選讀取RFID或條形碼，并且選擇軟件來在運行對試管組件110的適當的光學測量測試。因此，試管組件110優選包括:識別標簽170，其可以包括為試管組件110提供必要編碼信息的條形碼和/或快速響應碼(“QR碼”)。也能夠使用其它碼。具體地，當細菌是液體樣品內被檢查的粒子時，標簽170上的一種碼可以為測試提供規程(例如，整個測試期間的溫度分布、光學測量的頻率、測試的持續時間等)。另一種碼可以與所述液體樣品采自的患者的信息相關聯，該碼可以包括一定級別的加密來確保患者數據是保密的。又一種碼可以提供試管組件110的零件號或序列號的質保檢查以確保試管組件110是可信的和原產的零件，以使不適當的試管不被測試。如果試管組件110僅供一次性使用，那么用于質保檢查的碼也可以防止它被二次測試(可能在某種類型的清洗后)。
[0045]試管組件110還包括排氣孔180，其從光室112延伸進入試管組件110的主體的上部115。排氣孔180包括從中間隔板130向上延伸的煙囪狀部。煙囪狀部隨后被容納在上部115中的延伸至開口 182的溝道內，開口 182在對液體輸入室114的上邊界進行限定的上部結構138的下方一點通向液體輸入室114中。因此，當光室112(經由過濾器132)接收來自液體輸入室114的被過濾的液體樣品時，最初存在于光室112中的氣體(例如，空氣)能夠被容易地排出。排氣孔180也能夠通向試管組件110外部的外部環境。
[0046]圖5圖示了沿著圖7中的出口窗組件119的線5-5截取的橫截面。出口窗組件119包括對應于四個光室112的四個出口窗118。為了有助于使輸入光束碰撞在各出口窗118的各表面上時輸入光束的反射最小化，各出口窗118相對于輸入光束的中心軸是成角度的，該角度為“A”。角度“A”優選是約5°，但是其范圍能夠是從約2°至約15°。
[0047]圖6示意性地圖示了試管組件110的光室112內的輸入光束的效果以及光室112的幾何結構。特別地，光源20提供朝著入口窗116傳輸的輸入光束。入口窗116相對于輸入光束以一定的角度傾斜以使輸入光束朝著試管組件110的中間隔板130向上折射。當輸入光束通過光室112內的液體樣品時，由于輸入光束碰撞液體樣品內的粒子而產生向前散射信號(虛線)。由于各種反射和光散射，光室112的上部112a成為與光學測量無關的區域。光室112中的液體樣品內存在的粒子的特性(例如，數量、尺寸和/或濃度)的確定僅僅與被傳感器22的下部22a接收的向前散射信號相關。如前面提及地，光室112是具有角度“B”的錐形，這樣的錐形在出口窗118的方向上提供了光室112的橫截面面積的擴大。角度“B”的范圍是約12°至
16。。
[0048]優選地，入口窗116和出口窗118各自分別以銳內角“C”和“D”與中間隔板130相交。假設來自光源20的輸入光束基本平行于中間隔板130，那么銳內角有助于減小反射，否則反射會干擾在傳感器22的下部22a處接收到的向前散射信號。例如，角度“C”可以是大概85°以使輸入光束以約85°的角度碰撞入口窗116以此稍微向上折射，同時提供朝著傳感器22的下部22a的最小內反射。類似地，出口窗118的角度“D”是大概89°以此再次使傳感器22的下部22a處能夠接收到的內反射最小化，同時使傳感器22的下部22a處能夠接收到的向前散射信號的量最大化。并且，如上面相對于圖5所指出的，出口窗118在相對的位置也是成角度的。總之，光室112和窗116、118被構造為使傳感器22的下部22a接收到的向前散射信號的量最大化，同時使傳感器22的下部22a能夠接收到的內反射的量最小化。此外，應注意，輸入光束(其與向前散射信號相比具有高得多的強度)離開出口窗118后能夠被束流收集器阻擋或衰減以減小或消除輸入光束信號在傳感器22處的傳輸。
[0049 ] 現在參照圖7至圖8，試管組件110還包括不同類型的配準特征件以使試管組件110適當地位于用于光學測量的儀器內的配準平臺210(圖8)上。特別地，試管組件110包括位于試管組件110的下部113的一對側配準特征件192。此外，試管組件110包括試管組件110的下部113的下表面上的下配準特征件194a和194b。最后，前后壁196a、196b的從下表面向下延伸的下段也用作試管組件110的配準特征件。
[0050]參照圖8，側配準特征件192經歷與配準平臺210關聯的臺柱上的對應的垂直溝槽212內的滑動配合。此外，下配準特征件194a和194b能夠在配準平臺210的上表面上的水平溝槽214內滑動。水平溝槽214以接收試管組件110上的下配準特征件194a和194b(圖示為突起)的開口的形式終止。最后，前后壁196a、196b的下段之間的距離對應于配準平臺210的寬度，以使在前后壁196a、196b與配準平臺210的前后邊緣重疊的情況下，試管組件110坐裝在相鄰的臺柱之間。
[0051]能夠從圖4和圖6最清楚地看出，由于光室112的錐形幾何結構，試管組件110的下部113的下表面(其包括下配準特征件194a和194b)相對于試管組件110的上部結構138和來自光源20的輸入光束是成角度的。因此，配準平臺210的上表面以相反的方式形成有角度，以使當試管組件110被放置在配準平臺210上時輸入光束能夠通常是水平的(且通常是與試管組件110的上部結構138平行的)。然而，應注意，試管組件110能夠通過比圖7至圖8所示的這三種獨特的配準特征件更少的配準特征件適當地配準在配準平臺210上。
[0052]一旦試管組件110適當地坐裝在配準平臺210上，光源20就能夠分別通過試管組件110的四個光室112順序地發送輸入光束，且與各液體樣品內的粒子相關聯的向前散射信號能夠被傳感器22順序地接收。例如，光源20和傳感器22能夠在接受相鄰光室112中進行的光學測量的位置之間可控地變址。能夠從圖8看出，各平臺210能夠容納四個試管組件110，因而能夠對坐裝在配準平臺210上的四個試管組件110內的十六個不同液體樣品進行光學測量。
[0053]圖9圖示了替代的試管組件310，其與前面圖示的實施例稍微不同。特別地，試管組件310包括薄膜340，其位于上部結構138以及與上部結構138的開口關聯的滑動機構的上方。薄膜340提供額外的保護層以確保當位于膜340下方的滑動機構在使用前處于其打開位置時不會有污染物進入開口。一旦用戶已經選擇要使用試管組件310時，他或她從上部結構138撕掉薄膜340并將四個液體樣品分別放入四個液體輸入室114。可替代地，膜340可以具有多個穿孔342以允許去除四個開口上方的四個獨特的薄膜。
[0054]此外，圖9圖示了通向四個內部真空通道的四個真空口350，每個通道與對應的一個光室112相關聯。除了不具有上部開口 182之外，內部真空通道在結構方面類似于圖4的排氣孔180，從而造成僅光室112內的氣體(例如，空氣)的排出。因為一些類型的液體樣品可能不容易通過過濾器132，通過向四個真空口 350施加低壓，使液體樣品通過過濾器132且進入光室112。試管組件310可以放置在真空或吸附平臺(類似于圖8的配準平臺210)上且相應的一套對準管或較長的歧管能夠覆在真空口 350上以自動施加負壓，從而致使液體樣品通過過濾器132被拉入相應的光室112中。還能夠使用用于將負壓施加于真空口 350的其它手動方法。
[0055]圖10圖示了另一個替代的試管組件410，其具有直接位于上部結構138開口下方的膜440。膜440可以被將液體樣品注入液體輸入室114的標準移液管、注射器尖端、尖銳插管或其它管刺破或移位。膜440用來保護使用前的主體上部115內的液體輸入室114以及光室112的內部的完整性和/或無菌性。它還為用戶提供篡改證據或使用證據。膜440也可以是彈性或橡膠材料以使它可以被尖銳插管刺破，并且它在尖銳插管縮回后仍然將內部的液體樣品保留在液體輸入室114內。此外，在使液體輸入室114減壓以此有助于將液體樣品抽入液體輸入室114的程度而言，膜440能夠密封液體輸入室114以在液體輸入室114內維持低于外界環境的壓力(或維持真空)。
[0056]試管組件410的液體輸入室114的內部可以在真空下制成，或可以包含凍干材料(例如，抗生素或一些其它化療效應物等)。如果在真空下制成，那么使用移液管或插管刺破易碎膜440會將真空施加于所述移液管或插管，且因此使內含物進入液體輸入室114。類似的，易碎膜440和滲透過濾膜132(圖3至圖4)能夠被構造為使得:試管組件410內的真空將會使存放的液體樣品通過滲透過濾膜132以對液體樣品進行過濾和/或以使液體樣品暴露于滲透過濾膜132上的化學涂料(例如，化療效應物)。
[0057]在圖10的替代實施例中，下易碎膜或密封可以被包含在滲透過濾膜132的下方。此夕卜，機械特征件能夠通過用戶動作(例如，通過裝載移液管或單獨工具、通過器件在試管體內的彎曲或者通過滑動或鉸鏈封蓋機構的運動等)刺破所述下易碎膜。作為示例，滲透過濾膜132的與下易碎膜直接相鄰的下表面能夠具有多個突起特征件，這些突起特征件在被迫向下時使下易碎膜被刺破。在本替代方案中，在下易碎膜被刺破或移位以前，光室112和液體輸入室114是隔離的。相比于液體輸入室114，下部的光室112可以處于真空(或其它的低壓狀態)，并且刺破這樣的膜可以用來將真空施加于滲透過濾膜132的下表面且因此使液體樣品流過滲透過濾膜132。
[0058]圖11圖示了又一個替代的試管組件510，其具有試管組件510的上部結構138上的手動栗512。手動栗512能夠通過用戶向下按壓而被啟動，以迫使試管組件510內的一定體積的空氣被趕向放置于四個液體輸入室114的樣品液體。在滑動機構142(圖3至圖4)已經移動到關閉位置從而在開口 140周圍提供一定密封效果之后，用戶啟動手動栗512，這迫使樣品液體向下通過過濾器132且進入光室。此外，與來自圖9的真空口 350的抽吸效果類似，在過濾器132兩側提供壓差能夠增強樣品液體從液體輸入室114經過過濾器132并進入光室112的流動。雖然公開了一個共用的手動栗512，但是本發明可以針對每個液體輸入室114構設單個手動栗。當然，自動栗也能夠通過試管組件510的上部的端口將壓力施加于液體樣品。
[0059]圖12圖示了試管組件10在一個特定應用中的使用。雖然圖12圖示了相對于圖1至圖2的試管組件10的應用，但是應用同樣適應于圖3至圖11所示的試管組件110、310、410和510。在第一光室12a中，液體樣品用作測試對照。例如，第一光室12a可以是來自被感染(例如，尿道感染)的患者的液體樣品。第二光室12b可以具有同一患者的液體樣品，但是混有施加其中的第一藥物(“藥物I”)。同樣，第三光室12c可以具有同一患者的液體樣品，但是混有第二藥物(“藥物2”)。同樣，第四光室12d可以具有同一患者的液體樣品，但是混有第三藥物(“藥物3”)。最后，第五光室12e可以具有同一患者的液體樣品，但是混有第四藥物(“藥物4”)。試管組件10提供了如下的簡單化方法:通過測量一定時間內的細菌含量(細菌粒子)來確定四種藥物分別對患者的影響。例如，第一光室12a內的未經處理的對照樣品可以導致向前散射信號，該信號由于未經處理的液體樣品中的細菌增長而增強。但是，來自患者的相同的液體樣品在被暴露于藥物3和4時，其中的細菌數量可能增長較少。并且，來自患者的相同液體樣品在被暴露于藥物I和2時，其中的細菌數量可能不增長或負增長。
[0060]可替代地，藥物1、2、3和4能夠是相同類型的抗生素但是處于不同的水平，以使試管組件有助于確定減少或減緩細菌增長所需的“最小抑制濃度”。簡言之，本發明的各試管組件都有助于:通過允許容易地測量被暴露于不同的化療效應物的液體樣品或被暴露于相同的但是不同濃度的化療效應物的液體樣品的微生物增長率的變化，來確定化療效應物(例如，抗生素或營養增長培養基等)的效果。
[0061]在一個特定示例中，試管組件10具有多個腔室，這些腔室裝載有化療效應物的不同組合(例如，諸如LB(Luria Broth)等預混合無菌液體增長培養基，分別具有一定數量抗生素的不同濃度)。通過刺破膜、放置樣品、去除移液管或插管，用戶能夠將少量(例如，0.05mL)的化療效應物樣品裝載進各液體輸入室14中。化療效應物樣品和液體樣品能夠混合，然后試管組件10能夠在具有光源20和傳感器22的儀器中被培養和測量。可以針對保存有不同濃度抗生素的各腔室測量出病原體的不同的增長率，且能夠在短時間內由這些結果確定“最小抑制濃度”。這可以被并入這樣的試管組件10:其具有不具備化療效應物的腔室，或者具有不接收液體樣品而僅用來為與光源20和傳感器22關聯的光學測量提供對照或校準標準的腔室。換言之，本發明構思出含有對照或校準液體的試管組件中的光室。
[0062]關于化療效應物的具體使用，化療效應物可以是干(例如，凍干)材料、過濾器上的或一個腔室的表面上的涂料、液體或溶液、氣態氛圍(例如氬、O2或CO2等)或一些組合。在本發明中，化療效應物優選被預裝載進試管組件10中，并且由內膜、膜、箔或其它易碎或可移動特征件中的一者封閉以備將來使用。化療效應物可以是組合有抗生素或組合有其它生化試劑的增長培養基。特別地，化療效應物可以被裝載進液體輸入室14中并且在其上方和/或下方被封閉有易碎膜(例如，膜34、過濾膜32、132、膜340、膜440和/或位于過濾器132下方且中間隔板130上方的膜)以與光室12隔離。試管組件10將會允許在將液體樣品傳輸進光室14之前或過程中按順序地刺破所述易碎膜以使化療效應物與裝載的液體樣品、與另一化療效應物、與真空或氣態環境或與滲透過濾膜接觸。
[0063]這些實施例及其明顯的變型例中的各者都被認為落在隨附權利要求限定的請求保護的本發明的實質和范圍內。此外，本發明的理念明顯包括前述各元件和個方面的任何和所有組合及次組合。
【主權項】
1.一種用于對多個液體樣品內的粒子的至少一個特性進行光學測量的試管組件，所述試管組件包括: 主體，所述主體具有多個開口，每個開口分別接收所述多個液體樣品中相應的一個液體樣品，所述多個開口中的每一個開口通向相關聯的液體輸入室，所述液體輸入室與相關聯的光室流體連通，每個所述光室都具有入口窗和出口窗，所述入口窗使輸入光束能夠通過相應的所述液體樣品傳輸，所述出口窗用于傳輸由相應的所述液體樣品內的粒子造成的向前散射信號;和 多個單獨的封蓋機構，各所述封蓋機構與所述多個開口中的相應的一個開口相關聯，各所述封蓋機構能夠從用于接收相應的所述液體樣品的初始打開位置移動至用于抑制相關聯的所述液體輸入室的泄漏的關閉位置。2.如權利要求1所述的試管組件，其中，所述多個單獨的封蓋機構中的每一個封蓋機構都被鎖定在所述關閉位置以抑制所述封蓋機構的重新打開。3.如權利要求1所述的試管組件，其中，各所述封蓋機構能夠從所述初始打開位置滑動至所述關閉位置。4.如權利要求1所述的試管組件，其中，各所述封蓋機構能夠繞著鉸鏈轉動以從所述初始打開位置移動至所述關閉位置。5.如權利要求1所述的試管組件，還包括過濾器，所述過濾器位于各所述液體輸入室與相關聯的所述光室之間，用于過濾由所述光室接收的相應的所述液體樣品。6.如權利要求5所述的試管組件，還包括排氣孔，所述排氣孔與各所述光室相關聯以使所述光室內的氣體在相應的所述液體樣品進入所述光室時能夠被排出。7.如權利要求6所述的試管組件，其中，所述排氣孔能夠使所述光室內的氣體被排入相關聯的所述液體輸入室。8.如權利要求1所述的試管組件，還包括易碎膜，所述易碎膜位于各所述液體輸入室內，通過使用尖銳物體刺破所述易碎膜，相應的所述液體樣品經由所述易碎膜而被接收。9.如權利要求1所述的試管組件，還包括防污膜，所述防污膜位于所述多個單獨的封蓋機構的上方，以抑制當所述多個單獨的封蓋機構處于所述初始打開位置時經由所述開口對所述液體輸入室的污染。10.如權利要求1所述的試管組件，還包括至少一個化療效應物，所述化療效應物被預裝載至一個以上的所述液體輸入室中以與相應的所述液體樣品混合，在一個所述液體輸入室中的所述化療效應物與至少另一個所述液體輸入室中的所述化療效應物在類型或濃度方面是不同的。11.一種用于對多個液體樣品內的粒子的至少一個特性進行光學測量的試管組件，所述試管組件包括: 主體，所述主體具有內壁和外壁;和 多個試管，所述多個試管位于所述主體內并且至少部分地由所述內壁限定，所述多個試管中的每一個都具有液體輸入室、過濾器和光室，所述液體輸入室用于接收所述多個液體樣品中的相應的一個液體樣品，所述光室用于接收由使所述多個液體樣品中的相應的一個液體樣品穿過所述過濾器而導致的相應的被過濾的液體樣品，每個光室都包括入口窗和出口窗，所述入口窗使輸入光束能夠通過所述被過濾的液體樣品傳輸，所述出口窗用于傳輸由所述被過濾的液體樣品內的粒子造成的向前散射信號。12.如權利要求11所述的試管組件，還包括多個封蓋機構，所述多個封蓋機構中的每一個封蓋機構與所述多個液體輸入室中的相應的一個液體輸入室相關聯，各所述封蓋機構處于用于接收所述多個液體樣品中的對應的一個液體樣品的初始打開位置，并且在接收所述多個液體樣品中的對應的一個液體樣品后能夠移動至關閉位置。13.如權利要求12所述的試管組件，其中，各所述封蓋機構被鎖定在所述關閉位置以抑制所述試管組件的泄漏。14.如權利要求13所述的試管組件，其中，所述主體包括上部和下部，所述上部限定所述多個液體輸入室，所述下部限定所述多個光室。15.如權利要求14所述的試管組件，還包括與所述上部或與所述下部相關聯的中間隔板，所述中間隔板具有多個開口組，每個所述開口組都與一個所述液體輸入室相關聯并且用于將相關聯的所述被過濾的液體樣品傳輸至所述光室。16.如權利要求15所述的試管組件，其中，所述中間隔板的所述開口組為每個試管提供過濾。17.如權利要求11所述的試管組件，還包括排氣孔，所述排氣孔從每個所述光室引出以使一旦所述光室接收到所述被過濾的液體樣品就能夠從所述光室排出氣體。18.如權利要求11所述的試管組件，還包括易碎膜，所述易碎膜位于各所述液體輸入室內，通過使用尖銳物體刺破所述易碎膜，相應的所述液體樣品經由所述易碎膜而被接收。19.如權利要求18所述的試管組件，其中，所述主體內的且位于所述易碎膜下方的壓力小于環境壓力，以此使各所述液體樣品進入所述液體輸入室。20.如權利要求11所述的試管組件，還包括窗組件，所述窗組件附接至所述主體，所述窗組件提供所述光室的所有所述出口窗或所述光室的所有所述入口窗。21.如權利要求11所述的試管組件，其中，在各所述光室與相關聯的所述液體輸入室之間形成有壓差，以迫使各所述液體樣品通過所述過濾器且進入所述光室。22.如權利要求21所述的試管組件，其中，所述壓差是由施加于所述液體輸入室的栗吸力和施加于與所述光室相關聯的開口的吸力中的至少一者造成的。23.如權利要求11所述的試管組件，還包括至少一個化療效應物，所述化療效應物被預裝載進一個以上的所述液體輸入室中以與對應的所述液體樣品混合，一個所述液體輸入室中的所述化療效應物與至少另一個所述液體輸入室中的所述化療效應物在類型或濃度方面是不同的。24.—種用于對多個液體樣品內的粒子的至少一個特性進行光學測量的試管組件，所述試管組件包括: 主體，所述主體具有內壁，所述內壁至少部分地限定了用于分別接收所述多個液體樣品中的相應的一個液體樣品的多個光室，每個所述光室都包括入口窗和出口窗，所述入口窗使輸入光束能夠通過相應的所述液體樣品傳輸，所述出口窗用于傳輸由相應的所述液體樣品內的粒子造成的光學信號，所述主體還包括相對于所述輸入光束的中心軸成角度的下表面;和 第一對配準結構，其與所述主體的成角度的所述下表面相關聯，所述第一對配準結構用于與對應的一對配準特征件配合，所述一對配準特征件在與產生所述輸入光束的光源相關聯的儀器中的平臺上。25.如權利要求24所述的試管組件，其中，所述光學信號是由所述輸入光束碰撞所述粒子而產生的向前散射信號。26.如權利要求24所述的試管組件，其中，所述第一對配準結構包括從成角度的所述下表面向下延伸的多個突起。27.如權利要求24所述的試管組件，還包括:第二對配準結構，其與成角度的所述下表面相關聯，所述第二對配準結構用于與和產生所述輸入光束的光源相關聯的儀器中的平臺上的對應的第二對配準特征件配合，所述第二對配準特征件包括所述主體的向下延伸以與所述平臺的區域接合的下壁段。
【文檔編號】G01N21/03GK106062531SQ201480066639
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2014年12月4日
【發明人】達納·A·馬歇爾, 西奧多·S·姆切米恩, 丹·瓦丹·雷格曼
【申請人】百克特瑞歐掃描有限責任公司