采样装置及采样装置和样本容器的组合体的制作方法

本发明涉及一种采样装置及采样装置和样本容器的组合体。

背景技术：

用于孕育微生物培养介质的一次性塑料环和涂布器使用具有可疑地包含的微生物的样本，并且用于从培养板表面选择(“拣选”)微生物菌落，这样的一次性塑料环和涂布器在本领域中是已知的。这样的工具(装置)常常由可模制的合成树脂形成，例如聚苯乙烯或者聚丙烯，并且一般地成形为杆，杆具有环形、t形、l形、针、勺、叶片或钩在其中一个杆的端部上。还已知使用用于转移液体微生物样本或培养基的孕育环。

在先的从琼脂板手动转移微生物样本(例如培养的微生物、真菌、酵母菌)到样本容器的方法，要求使用者靠着样本容器的内壁涂抹样本装载的环的尖端，并且可视地估计是否已经转移了足够量的样本材料。这个方法是次优的，因为采样尖端的形状通常不允许样本材料与样本容器的内表面充分接触。进一步地，诸如细菌群的样本材料的粘度常常是粘性的，具有粘在环的尖端的倾向。这导致不可预测的样本体积，并因而导致测试结果不精确。

为了避免污染设备、样本和人员，必须采用无菌测量。这意味着样本转移装置在使用前和使用后并且在多板之间必须是无菌的和/或被消毒的。用于消毒的一种常用方式是使用本生焰燃烧。酒精可被使用以便利燃烧过程。金属或玻璃装置适合燃烧，并且能够使用多次，因为它们是耐热的，但是存在许多缺陷。消毒是一个额外的耗时的步骤并且装置在使用前必须被冷却，从而常常要使用两个装置，以便一个装置在冷却，同时另一个装置在使用。燃烧器和酒精的使用增加了成本，并且产生了安全风险。玻璃装置也容易破碎。

因而，对提高采样的效率和精度仍然存在需求。

技术实现要素：

fda(美国食品和药物管理局)和mdd/ivd标准iso13485要求由体外诊断(ivd)仪器产生的患者结果必须可追溯到原始患者样本和分析系统的所有分析关键部件，包括在分析过程中使用的液体消耗品和一次性用品。

在本发明的上下文中，微生物实验室具有用于不同种类样本类型的多个房间或实验室。这些房间还根据被处理成bsl-1、bsl-2、bsl-3和bsl-4的生物制剂的生物安全水平(bsl)进行分类。许多危险的微生物，例如分枝杆菌，在bsl-3级实验室中进行处理，而非危险微生物在bsl-1级实验室中进行处理。来自这些实验室房间的样本被转移到单独的分析室进行分析，该分析室配备有适当的分析仪器并用于多个不同的实验室房间。

通常，要分析的样本在位于bsl室或房间的样本制备站中制备。样本制备站包括便于以人体工程学的方式将初级样本(例如，细菌菌落)从原始样本介质(例如，琼脂板、血液培养瓶)转移到样本容器中以进一步减少误差的仪器。

作为一个示例，琼脂板中的初级样本被带到样本制备站，并且存储在条形码、射频识别(rfid)标签或其他标记中的初级样本的识别数据通过适当的读取器读取到样本制备站。一旦例如通过视觉或音频信号接收到数据输入的确认，则通过本发明的采样装置从初级样本中获得标本样本，并将初级样本返回其存储装置。接下来取出样本容器，并且如同初级样本一样，通过适当的读取器将该样本容器的识别数据读取到样本制备站。然后，采样装置(或采样工具)中的样本被插入到样本容器中，例如，通过扭转样本工具将含有样本的采样装置的端部从样本容器内部分离。采样工具的其余部分被丢弃，并且样本容器的盖或罩被关闭。样本容器与样本一起在适当的方向上被放置在位于样本制备站中的样本容器架的空位中。样本制备站检测新插入的样本容器在样本容器架中的位置，并将从初级样本和新样本容器获得的识别数据关联到样本容器架中的样本容器的位置。

当样本容器架容纳有所需数量的样本容器时，样本容器架被从样本容器制备站移除。在一个示例中，移除动作还激活样本容器架中的锁定装置。当锁定被激活时，锁定装置防止移除位于架中的任何一个样本容器。然后，样本容器架被插入分析仪器中，该插入动作可选地停用样本容器架中的锁定装置，允许从样本容器架移除样本容器以用于分析操作。

获得的分析结果与来自样本制备站的样本的识别数据相关联，使得可以将每一个分析结果追踪到单个样本。

本发明提供了能够在上述过程中使用的一种采样装置及一种采样装置和采样容器的组合体。

本发明的第一方面是一种采样装置。根据本发明，采样装置包括：

(a)杆或手柄和杆；和

(b)样本收集部分，样本收集部分与杆可移除地连接，

其中，杆和样本收集部分之间的连接位置被弱化，以在扭转或弯曲或其它偏移力作用在杆上时，便于样本收集部分的拆卸。

本发明的第二方面是一种组合体，组合体包括：

(a)采样装置，采样装置包括杆和可移除的样本收集部分；和

(b)样本容器。

根据本发明，样本容器被配置成从杆接收样本收集部分和辅助从杆拆卸样本收集部分。

附图说明

图1示出根据本发明的采样装置(采样工具)的三个替代实施方式。样本收集部分包括环(1a；主视和侧视图)，钩(1b)或勺(1c)，a，“环工具”，侧视和主视图；b，“钩工具”，c，“勺工具。”

图2示出具有杆的采样装置的示例性实施方式，其中杆能够插入到可再次使用的手柄而手柄配备有插入式系统以固定和释放装置的杆。

图3a-3d示出采样装置和采样容器的组合体(成套工具)的一个实施方式。

图4示出样本容器的一个实施方式。

图5a-c示出样本收集部分的三个替换实施方式，其中样本收集部分具有形成在样本收集部分的两个侧面上的两个水平面，由此形成样本收集部分的水平面和圆形外表面之间的边缘。

图6示出在其内侧具有突出部的样本容器的一个实施方式。

具体实施方式

在一个方面中，本发明提供一种用于转移微生物的采样装置，采样装置包括杆和样本收集部分，其中杆被配置成允许通过扭转或弯曲或其它方式移除样本收集部分；样本收集部分与杆可移除地连接。装置适于手动使用和用作自动采样系统的一部分。在样本已经采集到装置的样本收集部分中后，样本收集部分被插入到样本容器中。样本容器和/或采样装置的杆然后被操纵，例如通过扭转或弯曲以拆掉被留在样本容器中的具有收集的样本材料的样本收集部分。然后进行进一步的处理，例如样本稀释和混合，将样本材料从样本收集部分离。收集的基本上全部微生物材料将被转移到样本容器，因为样本收集部分保持在样本容器中。

杆和样本收集部分之间的连接位置被配置成通过扭转(转动)、弯曲或其它方式来促进连接的断开，由此拆卸样本收集部分和杆。在自动使用中，也能够通过例如切割或拖拉来断开连接。通过弯曲来移除，能够例如通过改变样本收集部分的形状和/或将样本收集部分从垂直对准到相对于杆的纵杆一个微小的角度，而被促进。杆和样本收集部分可以单独地形成并使用已知的方法熔合或联结。替换地，装置可以以本领域已知的方式整体地制造，具有在杆和收集部之间的易断连接。

例如通过围绕杆的纵杆转动地扭转，通过朝向样本收集部分弯曲杆部或者通过在易断连接位置上施加力的其它方式，能够有效地断开部分之间的连接。断开连接所需要的力应当允许手动使用装置。用于转动地扭转的合适的断开力取决于多个因素，包括杆的横截面的形状和尺寸以及用于制造的装置的材料。作为非限制性示例，被配置成手动抓握和具有大约4mm的直径的杆应当能够通过施加30毫牛-米(mn·m)或更小的力来断开以便容易使用。被配置成用手抓握或自动使用的杆允许使用至多6n·m的扭转力。小于4n·m的力，优选地小于2n·m的力是优选的。被弱化的连接位置应当抵抗大约21mnm的弯曲力，当样本收集部分围绕被弱化的连接位置的中心，被作用在样本收集部分上的力弯曲时，力的方向垂直于样本收集部分的开口的平面。

在手动使用中，通过转动地扭转来断开连接(连接位置)所需要的旋转角不应超过720度(两圈)；优选地，角度应当小于360度，更优选地，小于180度和最优选地小于100度。

杆被配置成允许从液体、半固体或固体介质或表面收集样本。可选地，杆的至少一部分是柔性的，并且杆的一部分是刚性。替换地，杆是完全柔性的。柔性杆改善了使用者的工效。另外，当拣选样本时，通过减小直接作用在表面上的力，柔性杆不损坏样本生长介质的半固体(例如琼脂介质或组织)表面。

优选地，在不折断杆的条件下，装置的杆部分应当允许使用者达到至少20度的弯曲角度(在弯曲后，纵杆的端部之间的角度)，优选至少30度和更优选地至少40度。最优选地，在不折断杆部的条件下，杆部能够弯曲直至大约80度。

杆部的弹性常数能够是50到500mm/n，优选地100到300mm/n和更优选地，120到200mm/n。对本领域技术人员明显的是，杆的一些部分，例如抓握部可以是基本上刚性的，而更接近样本收集端的部分可以是更加柔性的。

可选地，杆设有凹槽。凹槽优选是纵槽。这些凹槽使杆变硬并且当扭转装置时，改善抓握。还获得了杆材料的节约，这降低了制造成本。

替换地，杆通过插入并固定到单独的手柄(5)来形成。在这样的实施方式中，杆能够是在图2中从连接位置(2)延伸的简单杆件。这导致材料节约并且采样装置能够单独地消毒。杆件仍然优选足够长，以避免样本、培养介质和手柄的污染。

在一个实施方式中，使用吸液管中用的机构类型附接和移除吸液头，杆部可以连接到可再次使用的手柄。另外，已知的其它系统本领域可以被使用。重要的是，如果扭矩用来从杆拆卸样本收集部分，杆和手柄部分不能够相对于彼此转动，并且杆的插入和移除保持无菌以阻止任何污染物。

在杆和样本收集部分之间存在连接位置(2)，连接位置被配置成作为扭转、弯曲或杆部的其它操纵的响应，连接位置屈服并且最终断开，由此样本收集部分的同样转动或弯曲已经被阻止，因而从杆释放样本收集部分。连接位置能够抑制装置的正常使用(划线分离)，但能够通过抵靠止挡表面施加小的扭转或弯曲，移除样本收集部分。

连接位置能够通过缩窄或穿孔，例如通过对区域做出多个小孔而被弱化，以便通过扭转、弯曲或其它方式提高断开连接(杆和样本收集部分之间)。当收集部被拆卸时，缩窄的或穿孔的部分减少对转矩或弯曲的抵抗。替换地，可以使用承受以人力断开的材料或材料的组合，以形成至少材料装置的连接位置。

在一个实施方式中，具有被弱化的连接位置的装置通过使用两个部件模塑制成一个整体的采样装置来实现。

可移除地连接到杆的样本收集部分可以具有适合用于收集含有微生物的样本的任何形式。它可包括环、针、钩或勺/叶片。如果材料的表面张力足够大以抑制环内部的液体，环(或环眼)能够用于选择固体微生物菌落或甚至液体材料。它能够制造不同体积的环，例如1、2或10μl刻度的标准环，标准环便于半定量或定量程序，例如制成系列稀释液。勺或球形样本收集部分(样本收集器)、刷子或钩用于从固定或半固体介质或表面收集样本。样本收集部分的尺寸能够适应样本的需求(例如数量和状态)。

样品收集部的源可能是平滑的、沟槽的或多孔的，这取决于样本的类型。为了收集固体或半固体微生物，例如细菌，对样本收集部分的材料采样应当足够刚性以允许收集样本。在一个实施方式中，样本收集部分不是多孔的，因而不能吸收样本。在本发明的一个实施方式中，一个、两个或多个水平面形成在样本收集部分的侧面上。与其它表面(具有任意形式，包括水平的和整圆的表面)一起形成两个平行表面之间的边缘。边缘能够用于收集样本，样本附接到表面，例如半固体培养介质。边缘允许通过刮擦来收集样本，在替换实施方式中，适于通过刮擦来收集样本的边缘被引入到呈突出部或托架的样本收集部分。这种类型的边缘的样本收集部分尤其适用于从半固体或固体表面收集样本。

样本收集部分能够配置和选定尺寸为适于接收待收集的样本。

本发明还涉及一种组合体(采样套装)，包括采样装置(优选地为如上述采样装置)和样本容器。在一个实施方式中，样本容器配置和选定尺寸为适于接收采样装置的样本收集部分，并促进断开杆和样本收集部分之间的连接。

在一个实施方式中，容器被配置成限制样本收集部分的移动(例如扭转、弯曲等)，由此促进杆和样本收集部分之间的断裂。它的实现方式能够是通过例如内表面对样本收集部分的移动提供摩擦，使用不对称内表面或者通过被配置成阻止样本收集部分的自由扭转的形状。替换地，容器可以具有包括隙缝的形状，隙缝通过弯曲来促进连接的断开。在一个实施方式中，容器，尤其是容器本体，是基本上刚性的和不允许例如使用手指挤压到一定程度，使得容器本体的内壁向内变型，并且帮助样本收集部分拆卸。优选地，使用60n或更小的力，容器本体不变型。

本发明的示例性样本容器包括用于容纳样本的细长的容器本体，其中容器本体的在水平面上的横截面关于容器本体的纵向中心杆线、容器本体的内表面关于纵向中心杆线不对称地旋转。容器本体内表面的不对称形状允许使用这里描述的采样装置将样本容易且安全地插入样本容器中，方式是：通过抵靠容器本体的内表面对样本容器的样本收集部分切楔形，并且通过弯曲(转动)或者弯曲装置的杆并且使得样本收集部分(端部部分、下部部分，靠近连接位置)的杆连同容器本体内的样本一起折断。

在样本容器的一个实施例中，样本本体的内表面的横截面是大体上椭圆形的。当样本容器放置在样本容器架中以进行自动处理时，延伸到容器本体的外表面的椭圆形横截面加强样本容器的适应性。

在一个实施例中，样本容器的内表面包括一个或者多个突出部。优选地，在样本容器的底部区域中，这些突出部在样本容器内构成隙缝。构成的隙缝可以用作额外的支撑表面用于拆卸合适的采样装置，例如拆卸杆和样本收集部分。

在一个实施例中，在样本容器内壁的样本收集部分和突出部构造成和尺寸选定为适用于通过转动地扭转或弯曲拆卸样本收集部分来拆卸样本收集部分。在一个实施例中，样本收集部分设置在隙缝区域中使得样本收集部分通过扭转可以从杆上拆卸下来。当样本收集部分尺寸小时，突出部尤其有利并且如果没有突出部择容易旋转，进而使得拆卸变得困难。小尺寸的样本收集部分通常有利于进一步处理样本，并且例如不阻止样本的混合和溶解。例如这种类型的容器和容器架在同日提交的并且由本文件相同的申请人申请的专利申请文件中公布。

杆(3)、样本收集部分(1)、采样装置(5)以及样本容器(6)能够共同地或者独立地由聚合物形成，其中聚合物包括，例如塑料聚合物，诸如聚丙烯(pp)、聚乙烯、聚醚醚酮(peek)、聚丙烯酸甲酯(pmma)、聚苯乙烯(ps)、聚碳酸酯(pc)以及它们的混合物。还能够使用各种各样的组合材料，例如玻璃和塑料聚合物的组合材料。聚合部能够通过注模制造、挤压加工或者铸造来形成。优选的原料，尤其是在杆和样本收集部分之间的连接位置(2)处，应当充分脆弱，以便允许通过轴向扭矩分开部分，但同时在轴向方向上仍然充分柔性以允许拣选样本。分开部分所需要的力必须最小，以便使装置制造得充分符合人机工效学但是连接位置必须充分坚固以在样本拣选过程中制止装置的杆向弯曲并且阻止部分的意外折断。

预先消毒的塑料的单次使用的一次性采样装置具有几个优点。因为一些消毒步骤可以被省略，孕育方法更快。塑料孕育装置还能够制造成柔性的，以便于划线分离但不损坏凝胶状目标介质表面。典型的塑料装置被加热消毒，并因此被损坏和丢弃，或者在旁边收集以在高压灭菌器中进行后面的消毒和处理。替换地，聚合材料是生物可降解的。杆和/或样本收集部分还可以完全或部分地由金属或玻璃形成。杆和样本收集部分还可以由不同的材料形成，即其余可以由两种或多种不同的聚合物的组合材料或者聚合物与一种或多种诸如金属、玻璃或磁性材料的其它材料制成。在图2所示的一个实施方式中，可再次使用的手柄(5)由玻璃制成，并且一次性采样装置由聚合材料制成。

优选地，杆形成为单件，并且样本收集部分形成为单件。可选地，采样装置作为一个整体形成为单件。整体成型减少了制造和组装成本。

完成的材料装置优选是单件式仪器，但可以在多于一个步骤中制造，例如使用两种或更多种不同材料的多组分注射模制。当杆和样本收集部分被在分开的阶段中模制时，部分、连接位置之间的界面将固有地形成比单件模制更弱化。该更弱化的连接位置允许通过小的扭转、弯曲或其它移动来断开样本收集部分。多组分注射模制的采样装置还可以具有如下的样本收集部分和杆，即样本收集部分由对样本或任何随后在样本处理过程中使用的化学制品在化学性质方面惰性的材料形成，并且杆由化学性质稍微惰性但具有例如更容易折断或价格更低的其它理想性能的材料形成。

样本收集部分优选对样本或任何随后与其接触的液体在化学方面惰性。替换地，收集部能够由溶解于在拣选步骤之后添加的液体的材料形成，但还优选地，样本收集部分不与对样本进行的任何随后的分析相干扰。可选地，采样装置、杆和/或样本收集部分被涂覆涂层，以便提高装置、杆或部分的表面性能。样本收集部分材料或它的涂层可以与样本发生化学作用或机械作用，例如借助于过滤材料。本领域技术人员理解对装置(尤其是样本收集部分)的表面和材料的需求取决于所用的样本、培养介质的类型和随后的分析步骤。

现在参照附图，附图示出了整体式采样装置(5)的实施方式。在附图中示出杆(3)和样本收集部分(1)。杆和样本收集部分之间的连接位置(2)能够使用人力折断。附图公开的示例性实施方式配置成人工使用并称为抓握铅笔。杆的抓握部分(上端部、抓握端)(4)具有直径约4mm和长度115mm。杆包括纵槽以便改善抓握和/或提高硬度。纵向中心杆线在图2c中示出。还有，本领域已知的各种截面或星形截面都是有用的实施方式。

在替换实施方式中，杆可以更长或更短；杆的截面和材料可以在希望的用途中变更(例如手指抓握、手抓握或自动的使用)。

在一个实施方式中，杆(3)的部分端部的横截面通常朝向连接位置(2)与样本收集部分(1)缩窄。可选地，杆的下部部分能够是一致的，并且具有类似于或不同于抓握部分的横截面。在一个实施方式中，杆的下部部分是柔性的。

在图1a中示出的环；图1b中示出的钩的叶片和图2c中示出的勺是样本收集部分(1)的替换实施方式的示例。基本上平坦的侧部和缩窄的连接位置(2)(共同地和独立地)提高连接部通过转动扭转的拆卸。相应地，图5a、b、c示出样本收集部分的实施方式，其中样本收集部分具有与部分的其它表面(13)形成边缘(12)的水平面(11)。

图2示出杆(3)形成为可释放地安装和固定到单独的手柄的实施方式。固定应允许样本收集部分和杆通过扭转或弯曲手柄进行拆卸。然后，根据一个实施方式，杆部能够从手柄释放。

图3a、b、c、d示出采样装置(5)和样本容器(6)的组合体。组合体还能够成为采样套装。用于断开样本收集部分和杆之间的转动的扭转在图3c中示出。

在图4中示出这里描述的组合体或套装的样本容器(6)的一个实施方式。容器包括细长的容器本体(7)和作为可选的特征，利用整体铰链附接到容器本体的上端部的盖(8)。盖(8)的外边缘用连接到容器本体的上端部的防溅罩(9)局部地环绕。图6示出容器的替换实施方式，其中在容器的内侧具有突出部(10)。突出部的数量不受限制，但通常是两个、三个或四个突出部。

在这个实施方式中，对于细长的容器本体的外表面和内表面，容器本体具有椭圆形横截面。容器本体的内表面的椭圆形横截面允许采样装置的样本收集部分(装置和/或工具的端部部分)在容器本体的内表面之间扭转或弯曲，使得样本收集装置的端部能够通过转动地扭转样本收集装置被折断，并且采样装置的样本收集部分与容器本体内部的样本一起被留下。转动地扭转还减小微生物样本粘贴到容器的内壁并因而提高样本的溶解。在样本容器的自动的且机器人操作中，容器本体的外表面的椭圆形横截面提高样本容器的可使用性。另外，容器的基本上刚性的形状对自动过程是有益的。

应当理解的是，本发明的装置和组合体(套装)能够用于不同类型的微生物样本。无论在任何地方需要培养细胞或微生物，例如食品、供水系统、临床或微生物样本，都可以使用本发明的装置。

应当理解的是，在这里使用的术语是为了描述的目的，不应视为限制。

这里作为单独的实施方式描述的发明的特征也可以在单个实施方式的组合中提供。另外，在这里，在单个实施方式的情形中描述的本发明的各个特征也可以单独地提供或者在任何合适的子组合中提供。应当理解的是，在上面的描述中给出的实施方式只是用于示例目的，在本公开的范围内各种变更和修改都是可能的。