用于检测靶标物质的系统和方法与流程

文档序号:11141992阅读:398来源:国知局
用于检测靶标物质的系统和方法与制造工艺

本发明大体涉及消费品测定装置领域,并且更特别地涉及用于检测消费品内靶标物质的改进的系统和方法。

背景

众多消费品(consumable)(例如食物、饮料、化妆品等)含有引起所有消费者或特定类型的消费者关注的污染物、毒素、过敏原和/或其它物质。特别是在最近几年,有被识别的过敏反应(例如谷蛋白过敏、乳制品过敏、鱼类过敏、坚果过敏、豆类过敏、化妆品过敏等)的消费者数量的增长已造成多种产品省略了具有相关联的过敏原的原料;然而,当物品没有适当的标签或文件时,这些消费者仍处于消费具有有害物质的物品的风险中。存在各种用于检测存在于样品中的毒素以及有害物质的系统和方法;然而,现有系统和方法由于下列一个或更多个是有缺陷的:获得测试结果的耗时的方式、获得测试结果的费力的方式、处理样品的非自动化的方式、庞大的系统、非便携的系统以及造成不便于消费者使用这种系统的其它因素。

由于用于检测消费品中有害物质的现有系统和方法的这些以及其它缺点,因此存在用于检测靶标物质的改进的系统和方法的需求。本发明提供了这样的系统和方法。

附图简述

图1示出了用于检测有害物质的系统的实施方案;

图2A和图2B示出了用于检测有害物质的系统的一部分的实施方案和变型;

图3A和图3B示出了用于检测有害物质的系统的一部分的第一变型和实施例;

图4A和图4B示出了用于检测有害物质的系统的一部分的第二变型和实施例;

图5示出了用于检测有害物质的系统的一部分的实施例;

图6A和图6B示出了用于检测有害物质的系统的实施方案中的阀机构的变型;

图7和图8示出了用于检测有害物质的系统的一部分的变型和构造;

图9A至图9E示出了用于检测有害物质的系统的一部分的变型和构造;

图10示出了用于检测有害物质的系统的一部分的一个变型;

图11A和图11B示出了用于检测有害物质的系统的示例性输出;

图12示出了用于检测有害物质的系统的示例性输出;

图13示出了用于检测有害物质的方法的实施方案的流程示意图;

图14示出了用于检测有害物质的方法的实施方案的示意图。

优选实施方案描述

下面描述的本发明的优选实施方案并不意图将本发明限制于这些优选实施方案,而是使本领域中的任何技术人员能够制造和使用本发明。

1.系统

如图1所示,用于检测消费品样品中靶标物质的系统100的实施方案包括:测试容器105以及配置成检测测试容器105处的有害物质的存在的分析设备205。在一个实施方案中,测试容器105包括:用于接纳消费品样品的第一室110、配置成当处理消费品样品时生成均化的样品的驱动元件120、配置成接纳均化的样品且将该均化的样品与处理试剂结合以产生分散体(dispersion)的第二室130、以及配置成将分散体暴露至检测基板150用于检测有害物质的分析室140。在一个实施方案中,分析设备205包括:配置成接纳测试容器105的接纳端口210、配置成能够检测在检测基板150处的有害物质的存在的光学感测子系统220、配置成将均化的样品与处理试剂混合的混合模块230、以及配置成接纳且处理来自光学感测子系统220的信号的处理和控制系统240,由此产生指示消费品样品中有害物质的存在的输出。

系统100用于容纳且处理消费品样品(例如食物、饮料、化妆品等),以便能够检测样品内一种或更多种有害物质。在实施例中,有害物质可包括下列中的任何一种或更多种:过敏原(例如谷蛋白过敏原、乳制品衍生过敏原、坚果过敏原、鱼类过敏原、蛋类衍生过敏原等)、毒素、细菌、真菌、农药、重金属、化学或生物化合物(例如脂肪、蛋白质、糖、盐等)以及任何其它适合的有害物质。优选地,系统100配置成当消费者使用系统100时在耗费劳力、耗费时间和耗费成本方面赋予最小的需求。这样,系统100优选地配置成自动地或半自动地以对消费者而言直观的方式处理样品,并且配置成快速提供关于样品内的有害物质的存在的信息。优选地,系统100配置为可便携式的且紧凑的,使得使用者可以在他/她的日常生活中便捷地携带系统100(例如,去企业);然而,在一些替代的变型中,系统100可以配置为非便携式的和/或非紧凑的。优选地,系统100具有可重复使用的和一次性的部件,并且在一些变型中,系统100的部分配置成单次使用的(例如,测试容器、测试容器的部分),而系统100的其它部分配置成可重复使用的(例如,分析设备)。然而,在其它变型中,系统100可以仅包括可重复使用的部件或仅包括一次性的部件。

在示例性工作流程中,系统100配置成在测试容器的第一室处接纳样品以均化样品,并且将均化的样品与至少一种处理试剂混合,以在分析设备处能够检测样品内的一种或更多种有害物质。在示例性工作流程中,系统100的使用者将会把样品放置到测试容器中,进行少量的劳动以促进样品的均匀化,并且将容器放置分析设备中用于样品的进一步的处理与分析,使得使用者与系统100在生成输出中具有最小的交互。在另一个示例性工作流程中,系统100配置成在测试容器的第一室处接纳样品以均匀化样品,并且将均化的样品与至少一个处理试剂混合,以在分析设备处能够检测样品内的一种或更多种有害物质。在此示例性工作流程中,系统100配置成容纳且处理样品而不需要使用者的任何劳动,以便能够以全自动方式检测样品内的靶标物质。这样,系统优选地配置成促进在下面的部分2中描述的方法300的实施;然而,系统100可以另外地或替代地配置成执行任何其它合适的方法。

1.1系统-测试容器

如上面指出的且如图1和图2A-2B所示的,在一个实施方案中,测试容器105包括:用于接纳消费品样品的第一室110、配置成当处理消费品样品时生成均化的样品的驱动元件120、配置成接纳均化的样品且将该均化的样品与处理试剂结合以产生分散体的第二室130以及配置成将分散体暴露至检测基板150用于检测有害物质的分析室140。

第一室110用于容纳且促进使用者意图分析有害物质存在的消费品样品的处理(例如均匀化)。在一个实施方案中,第一室110优选地包括配置成接纳来自使用者的消费品样品的消费品接纳开口112和配置成将由消费品样品生成的均化的样品传送至第二室130中用于进一步处理的第二开口114。

消费品接纳开口112可以配置成被动地接纳消费品样品,或可以另外地或替代地配置成主动地促进消费品样品的接纳,例如,通过在消费品接纳开口112处传送驱动消费品样品进入第一室110的正/负压力、通过提供引导消费品样品进入消费品接纳开口112的机构(例如,汲取机构、吸入机构)和/或通过提供用于将消费品样品主动传送至第一室110中的任何其它合适的机构。优选地,消费品接纳开口112在图2A和2B中所示出的方位中在第一室110的上部部分,使得在处理期间重力促进消费品样品朝向第一室110下面的第二室130传送;然而替代地,消费品接纳开口112可以配置在沿着第一室110的长度的任何其它合适的位置处。另外地或替代地,样品和/或处理试剂贯穿系统100的传送可以使用增压器或任何其它合适的驱动材料的装置(例如使得重力不是必需的)被促进。而且,在实施例中,消费品接纳开口可以包括促进消费品样品接纳的特征(例如进入第一室110的倾斜的进入通道、相对于第一室110内侧的其它部分的广口)。另外地或替代地,消费品接纳开口112和/或第一室110的任何其它部分可以包括特征,该特征在将消费品样品接纳在第一室110内之前和/或之后促进控制使用测试容器105处理消费品样品的量。例如,第一室可以包括最大和/或最小充注线,以引导进入第一室110的消费品样品的传送在最大和/或最小量的范围之间。在另一个实施例中,测试容器105的部分可以配置成排斥或容纳大于所需消费品样品的量(例如,通过将多余量的消费品样品分配到系统100的另一个部分中,或通过将多余量的消费品样品从系统100中排出)。在实施例中,消费品接纳开口112可以具有10mm和20mm之间的直径或宽度;然而替代地,消费品接纳开口可以具有任何其它合适的尺寸。

优选地,消费品样品是有可能含有有害物质(例如过敏原)的食物样品,并且优选的是未处理的食物样品,使得使用者可以收集他/她意图用餐的少量的食物物质,并且将它传送至测试容器105的消费品接纳开口112中用于处理及分析。在此实施例中,食物样品可以包括不同食物物品(例如,主菜的不同组份)的混合物,可以包括单一食物物品(例如,主菜的单一组份)和/或可以包括一系列的不同食物物品(例如,来自主菜的一系列组份)。食物样品可以被去核、被舀取、被镊子夹取、和/或以任何其它合适的方式从大块体积食物被处理。然而,在变型中,消费品样品可以包括下列任何一个或更多个:饮料样品(例如,一定量的混合饮料)、化妆品物质(例如,一定量的化妆品、一定量的乳液、一定量的香水、一定量的肥皂等),以及任何其它可能含有对使用者有害的物质的样品。在变型中,消费品样品在第一室110内处理之前可以具有1mL至7mL之间的量;然而替代地,消费品样品可以具有任何其它合适的量。

第二开口114用于将由消费品样品生成的均化的样品传送至第二室130中用于进一步处理。优选地,第二开口114在图2A和2B中所示出的方位中相对于消费品接纳开口处于第一室110的下部部分,使得在处理期间重力促进消费品样品朝向低于第一室110的第二室130传送;然而替代地,第二开口114可以配置在沿着第一室110的长度的任何其它合适的位置处。而且,在实施例中,第二开口114可以包括促进消费品样品从第一室110中传送出去的特征(例如,进入第二室130的倾斜的进入通道、相对于第一室110内部的其它部分的广口)。在实施例中,第二开口114可以具有10mm和20mm之间的直径或宽度;然而替代地,消费品接纳开口可以具有任何其它合适的尺寸。

优选地,第一室110界定仅在消费品接纳开口112和第二开口114处打开的内部封闭空腔,以便促进第一室110内消费品样品在所需方向上的处理。然而,第一室110可以另外地或替代地包括以受控的方式促进消费品样品的处理的排放特征和/或计量特征。优选地,第一室110的体积大体是小的,以便利于测试容器的紧实度,并且以便于容纳少量的消费品样品,使得使用者不觉察到好像他/她要贡献出他的/她的食物的足够部分。在变型中,第一室110在消费品接纳开口112和第二开口114之间具有1mL和7mL之间的内部体积;然而替代地,第一室110可以界定任何其它合适的体积。

在形态上,第一室110的内部空腔优选地具有经过第一室110的大部分长度的均匀截面,以便于以均匀的方式贯穿第一室110的长度促进消费品样品的处理;然而替代地,第一室110的截面可以是不均匀的。另外,如进一步在下面详细描述的,第一室110的内部空腔优选地包括通过测试容器105的其它元件促进消费品样品处理的特征(例如,驱动元件120)。这样,在一个实施例中,如在图2B中示出的,第一室110的内部部分(例如壁)和/或外部部分(例如外侧表面)可以包括螺纹116,其在处理消费品样品中促进在第一室110内/围绕第一室110的驱动元件120朝向第二开口114的旋入。在另一个实施例中,第一室110的内部部分或外部部分(例如,壁或表面)可以是大体光滑的和/或具有低摩擦以促进驱动元件120在第一室110的消费品接纳开口112和第二开口114之间滑动。然而,第一室110可以包括与系统110的另一个元件(例如,驱动元件)配合促进消费品样品处理的任何其它合适的特征。例如,第一室110可以包括配置成引导使用者提供消费品样品的所需量的充注线(例如,使得由使用者提供的消费品样品的量在低临界极限之上并且在高临界极限之下)。

驱动元件120用于与第一室相互作用且在朝向第一室110的第二开口114处理消费品样品时促进均化的样品的生成。这样,驱动元件120优选地具有与第一室110的形态学形状(例如第一室的内侧形态、第一室的外侧形态)互补或相配的形态学形状,以提供将消费品样品转换成均化的样品的机构。优选地,如在图2B和图3A至图3B示出的,驱动元件120具有与第一室110的内部部分相互作用的部分(例如轴),其中在第一室110和驱动元件120之间的相对移动通过第一室110和驱动元件120的形态学形状被引导(例如被约束)。在一个变型中,如在下面描述的和在图2A至图2B和图3A至图3B中示出的,驱动元件120包括研磨器122和柱塞128,然而,驱动元件120的其它变型可以适合成能够处理消费品样品的研磨器122/柱塞128的元件或特征,和/或以任何其它适合的方式配置。

研磨器122用于在驱动元件120和第一室110之间的相对移动期间研磨第一室110内的消费品样品,以便于产生具有近似均匀大小颗粒的均化的样品。随后,均化的样品被分配到第二室130中用于进一步用处理试剂处理且使用检测基板150分析。在一个变型中,研磨器122包括轴123和联接到轴123的一组突出部124,并且配置成在消费品样品的处理期间在第一室110的消费品接纳开口112和第二开口114之间研磨消费品样品。优选地,轴123配置成在第一室110的内部部分内平移(例如,随着滑动运动平移,随着产生平移的旋传送运动平移),并且一组突出部124配置成当轴123在第一室110内旋转和/或平移时磨碎消费品样品。这样,研磨器122相对于第一室110的平移/旋转使消费品样品在该一组突出部124的突出部之间移动,从而研磨消费品样品。轴123还可以包括通道125(例如,与轴同心对齐的通道),以容纳能够将均化的样品从第一室110驱动到第二室130的柱塞;然而替代地,轴123可以省略通道125并且是大体实心的。在此变型中,该一组突出部124优选地包括具有尖点和/或粗糙表面的突出部,以便促进消费品样品的研磨。而且,该一组突出部124可以相对于轴123的表面以某种图案(例如,径向图案、矩形图案)布置。而且,该一组突出部124优选地具有小的内突出部间隔(例如,在0.1mm至0.5mm之间)。然而替代地,该一组突出部124可以以任意方式和/或以任何其它适合的方式布置。

在此变型的一个实施例中,如图3A至图3B示出的,研磨器122’包括在具有同心通道125’的轴123’的下部表面处的均匀的径向分布的一组突出部124’,其中每个突出部界定具有指向轴的通道125’的尖点的楔状印记。在此实施例中,该一组突出部124’包括6个楔状突出部;然而,此实施例的变型可以包括任何其它合适数量的界定任何其它合适形态的突出部(例如,4个和12个之间的突出部)。而且,在此实施例中,轴包括外侧螺纹,该外侧螺纹配置成当轴与配合的螺纹116在第一室110’的内部旋转时能够使轴123在第一室110’内平移。然而,此实施例的研磨器122’的变型可以包括具有非均匀和/或非径向布置的突出部。而且替代地,轴和第一室110可以配置成使得在第一室的外侧表面处配合的螺纹116配置成与研磨器122’的一部分配合,以便于在研磨期间促进在研磨器122’和第一室110之间的相对移动。

在另一个实施例中,如在图4A和图4B中示出的,研磨器122包括在研磨器122的内部表面126处的一组突出部124,其中该内侧表面126配置成平行于第一室110内的对应的表面。这样,在此变型中,研磨器122关于第一室110/在第一室110内的平移和/或旋转使消费品样品的部分在该一组突出部124的突出部之间移动,从而研磨消费品样品。在此变型中,研磨器122包括柱塞开口127,该柱塞开口127配置成容纳能够将均化的样品从第一室110驱动到第二室130的柱塞;然而替代地,研磨器122可以省略柱塞开口127并且是大体实心的。在此变型中,该一组突出部124优选地包括具有尖点和/或粗糙表面的突出部,以便于促进消费品样品的研磨。而且,该一组突出部124可以相对于研磨器122的内侧表面126(例如,围绕研磨器122中的开口127)以某种图案(例如,径向图案、矩形图案)布置,或以任何其它合适的方式布置。

在此变型的一个实施例中,如在图4A和图4B示出的,研磨器122”包括一组突出部124”,该一组突出部124”在具有同心柱塞开口127”的内部表面处径向均匀分布,其中每个突出部界定具有指向内部表面126”的柱塞开口127”的尖点的楔状印记。在此实施例中,该一组突出部124”包括5个楔状突出部;然而,此实施例的变型可以包括界定任何其它合适形态的任何其它合适数量的突出部(例如,4个和12个之间的突出部)。而且,在此实施例中,研磨器122”包括配置成当轴与配合的螺纹在第一室110”的外部部分配合旋转时能够使研磨器122”关于第一室110”的外部部分平移。

另外地或替代地,研磨器122的其它变型可以使用任何其它合适的机构操作。例如,研磨器122可以通过下列中的一种或更多种方式操作:迫使消费品样品穿过筛(例如,网筛)、粉碎消费品样品(例如,如在药片破碎机中)、加工消费品样品(例如使用刀片)、研磨消费品样品(如在研钵和研杵中)以及以任何其它合适的方式。

柱塞128用于在被研磨器122处理后和/或在被研磨器122处理期间促使消费品样品的均化的部分驱动至第二室130中。在包括隔膜160的测试容器105的变型中,如在下面进一步详细描述的,另外地或替代地,柱塞128可以用于使隔膜160在第一构型和第二构型之间转变。在图3A中示出的变型中,柱塞128可以包括柱塞轴129和挡块29,其中柱塞轴129配置成穿过通道125或研磨器122的柱塞开口127,以便促使均化的样品驱动至第二室130中。随后,挡块29配置成约束柱塞128的移动范围,使得柱塞不能以不受控的方式全部地穿过进入第一室中。优选地,柱塞轴129是圆柱形的轴;然而替代地,柱塞轴129可以具有配置成与研磨器122配合促使均化的样品驱动至第二室130中的任何其它合适的截面或轮廓。特别地,柱塞轴129的下部部分可以是钝的(例如半球形的、平面的)、尖锐的(例如圆锥形的、椎形的)、或具有用于将均化的样品驱动到第二室130中的任何其它合适的形态。优选地,挡块29比柱塞轴129具有更大的调节尺寸,以提供运动的约束范围;然而,在其它变型中,挡块29可以包括从柱塞轴129的表面延伸的突出部(例如凸部),从而阻碍柱塞轴129越过挡块29进入通道125/柱塞开口127。柱塞128可以联接到研磨器,可以与研磨器122不同,或可以配置成以任何其它合适的方式与研磨器122接合。在一个实施例中,柱塞128包括圆柱形的柱塞轴129,该柱塞轴129配置成在研磨器122的通道125/柱塞开口127内滑动,并且挡块29包括联接到柱塞轴129的上部部分的板,该挡块具有比柱塞轴129的直径宽的直径,以约束柱塞轴129的移动范围。

在其它变型中,研磨器122的元件可以另外地或替代地分布在第一室110内,使得第一室110包括能够主动地研磨消费品样品的元件。例如,第一室110的下部表面可以包括至少一个一组突出部124的子集,使得研磨器122的移动与第一室内的突出部配合处理消费品样品。在一些变型中,柱塞128可以被驱动模块(例如配置成在测试容器内提供正压力和/或负压力的驱动模块、配置成离心测试容器的驱动模块等)置换,该驱动模块以受控的方式促进均化的样品穿过测试容器的传送。然而,在另外其它变型中,驱动元件120可以省略研磨器122、柱塞128、和/或任何其它特征而配置成处理固体和/或非均化的消费品样品(例如饮料、化妆品等),该固体和/或非均化的消费品样品在容纳在第二室之前不需要在第一室110内研磨。这样,在系统100的一些变型中,第一室110、驱动元件120、和/或第二室130可以以适应于基于消费品样品的形状处理消费品样品的方式配置。

第二室130用于在第一室110内处理之后接纳均化的样品,以促进均化的样品与处理试剂的结合以产生分散体,并促进分散体从第二室130的传送用于进一步分析以检测有害物质。优选地,如图2A中示出的,第二室130包括样品接纳开口132和配置成促进分散体传送至检测基板的排出端口136。在一些变型中,第二室130还可以包括混合元件134,该混合元件134配置成与混合模块(例如与测试容器通信的分析设备205的混合模块)配合,以促进第二室130中均化的样品与处理试剂的混合。然而,第二室130可以另外地或替代地包括任何其它合适的元件和/或配置成以任何其它合适的方式用于从均化的样品中生成分散体。

优选地,第二室130配置成联接至第一室110,并且在变型中可以包括与第一室一体的结构,可以是与第一室110物理上共同延伸的,和/或可以以任何其它合适的方式联接至第一室110。而且,第二室130优选地在第一室110的下面,使得重力促进均化的样品从第一室110朝向在图2A示出的方位中的第二室130的传送。然而替代地,第二室可以配置成在系统100的替代变型中邻近第一室110或相对于第一室110在任何其它合适的位置处。

样品接纳开口132可以配置成被动地接收均化的样品,或可以另外地或替代地配置成主动地促进均化的样品的接纳,例如通过在样品接纳开口132处传递驱动均化的样品进入第二室130的正/负压力、通过提供引导均化的样品进入样品接纳开口132的机构(例如,汲取机构)和/或通过提供用于将均化的样品主动传送至第二室130中的任何其它合适的机构。另外地或替代地,测试容器105和/或系统100的部分可以配置成促进内容物从第一室110传送至第二室130中。例如,驱动元件120的一部分(例如柱塞128)可以包括模块(例如,注射泵、流体传送元件),该模块施加正压力并且/或者将洗出溶液从第一室110传送到第二室130,以便使均化的样品的洗出部分进入第二室130。优选地,样品接纳开口132在图2A所示出的方位中在第二室130的上部部分,使得在处理期间重力与驱动元件120配合促进均化的样品朝向第二室130传送;然而替代地,样品接纳开口132可以配置在沿着第二室130的长度的任何其它合适的位置处。而且,在实施例中,样品接纳开口可以包括促进均化的样品接纳的特征(例如进入第二室130的倾斜的进入通道、相对于第二室130的内部的其它部分的广口)。在实施例中,消费品接纳开口112可以具有10mm和20mm之间的直径或宽度;然而替代地,样品接纳开口可以具有任何其它合适的尺寸。

如在下面进一步详细描述的,在变型中,样品接纳开口132优选地配置成促进隔膜160在第一构型和第二构型之间的转变,该隔膜配置成促进均化的样品传送至第二室130中;然而,样品接纳开口132可以替代地配置成不利用隔膜160来促进均化的样品从第一室110传送至第二室130中,例如,通过配置在第一室110和第二室130之间的阀(例如,单向阀、双向阀)。替代地,样品接纳开口132可以配置成不利用任何中间元件而直接地将均化的样品从第一室110传送到第二室130。

在一些变型中,第二室130可以包括混合元件134,该混合元件用于在第二室130内促进均化的样品与处理试剂的混合。混合元件134可以布置在第二室130内,和/或以任何其它合适的方式被联接到第二室130。优选地,如在下面进一步详细描述的,混合元件134配置成与分析设备205的混合模块230配合,使得混合元件134和混合模块230彼此互补以提供在第二室130内的混合机构;然而,系统100的变型可以完全省略混合元件134和/或混合模块230,并且以任何其它合适的方式促进均化的样品与处理试剂的结合(例如,在处理期间,处理试剂可以与消费品样品在第一室110内结合)。在变型中,混合元件134可以设置成下列任何一种:磁性驱动的混合机构、超声的混合机构、基于振动的混合机构(例如机械驱动、声学驱动)、摇摆运动、基于旋转的混合机构(例如,通过形成涡流)、基于摇动的混合机构以及任何其它合适的混合机构。在一个实施例中,如在图5中示出的,混合元件134包括配置在第二室130内的磁体135(例如,磁力搅拌棒),该磁体135配置成磁性联接到混合模块230的互补磁体。在该实施例中,互补磁体可以联接到旋转马达,从而产生第二室130内的磁体135处的旋转。在实施例的变型中,磁体135可以包括永久磁体和/或电磁体。而且,如下面描述的,磁体135可以是在第二室130内的不同的元件,或可以另外地或替代地联接到隔膜160或与隔膜160集成,该隔膜160配置成接近第二室130。而且,此实施例的变型可以包括第二室130的磁体135的任何合适的数量。

在变型中,第二室130可以用处理试剂预先包装,使得均化的样品当在第一室110和第二室130之间传送时自动与处理试剂产生接触。替代地,第二室130和/或测试容器105的任何其它合适的部分可以包括或被联接到流体传送模块,用于接纳处理试剂且将处理试剂与均化的样品或消费品样品结合。例如,处理试剂可以从与驱动元件120的一个或更多个部分集成的模块(例如从柱塞128、从研磨器122的下面)被传送,使得处理试剂不来源于第二室130内。这样,消费品样品与处理试剂的混合可以在消费品样品被驱动元件120研磨之前发生。

优选地,处理试剂包括配置成从均化的样品中提取与有害物质相关联的至少一个分析物的提取溶液,该提取溶液可以在检测基板处被检测,并且用于指示有害物质的存在。在谷蛋白检测的实施例中,提取溶液可以含有2-巯基乙醇或三-(2-羧乙基)膦,其通过在样品中降低二硫化物醇溶谷蛋白交联来操作,并且将样品中的蛋白质溶解以促进检测。另外地或替代地,提取溶液含有盐酸胍或N-月桂酰肌氨酸或其它分解剂。在用于其它过敏原的变型中,提取溶液可以包括用于乳制品衍生的过敏原(例如乳糖)的乙醇、用于鱼类衍生的过敏原的小清蛋白提取溶液、用于坚果衍生的过敏原的ara-h2提取溶液、用于蛋类衍生的过敏原(例如卵类粘蛋白、卵清蛋白、卵转铁蛋白、溶菌酶蛋白)的蛋类蛋白质提取溶液、用于贝类衍生的过敏原的原肌球蛋白提取溶液和/或用于任何其它有害物质的任何其它合适的提取溶液。而且,处理试剂的变型可以另外地或替代地包括下列任何一种或更多种:用于裂解样品的试剂、用于溶解样品的试剂、用于增溶样品的试剂、用于缓冲样品的试剂、用于稀释样品的试剂以及任何其它合适的试剂。例如,在一些变型中,用于生成分散体的样品的提取和稀释可以包含用于提取的第一处理试剂(例如,用于提取谷蛋白的基于乙醇的溶液)以及用于稀释用第一处理试剂处理的样品的第二处理试剂,使得分散体具有用于在检测基板150处评定的合适的特性。

排出端口136用于促进受控的体积(和/或流率)的分散体从第二室130传送至分析室140,用于检测消费品样品内的有害物质。优选地,排出端口136位于第二室的下部部分,其中的一个实施例在图2B中示出,以便促进分散体至少部分地通过重力从第二室的传送。然而替代地,排出端口136可以相对于第二室配置在任何合适的位置处。优选地,排出端口136允许一定量的分散体传输至与端口连通的分析室140处的检测基板150,其中该一定量的分散体被配置以便提供足够的量的分散体而不淹没检测基板。

当排出端口136可以配置成被动地促进分散体传送至分析室140处的检测基板时,如图6A中示出的系统100的变型可以包括致动系统137,该致动系统137配置成提供或测量至分析室140的受控量的分散体。在一个变型中,联接到排出端口136的致动系统137可以包括阀138,该阀可以受控地被打开和/或被关闭,以便于以受控体积和/或在受控的时间点将分散体分配到分析室140中。在一个实施例中,阀138可以包括杆31(例如,针状物),该杆31被偏置以在第一阀构型32中被关闭,并且配置成在第二阀构型33中被打开,其中在第一阀构型32和第二阀构型33之间的转变可以通过测试容器105和/或分析设备205的致动器(例如,螺线管等)、对测试容器105加压(例如,使用气动机构)和/或以任何其它合适的方式被控制。在实施例中,该杆可以使用压缩弹簧(或其它弹性体元件)被偏置地关闭,并且配置成当使用者输入(例如,通过推动测试容器或分析设备上的按钮、通过在用户界面处输入指令等)时和/或自动地(例如,被系统100的控制器控制)在第一阀构型32和第二阀构型33之间转变。

在另一个实施例中,排出端口136可以包括配置成从第一状态34(例如可逆地、不可逆地)转变至第二状态35的材料阀138,从而允许一定量的分散体以受控的方式穿过排出端口136。在此实施例的变型中,阀138的材料可以包括下列任何一种或更多种:配置成将固体状态(例如,以不影响在检测基板处检测分析物的方式)转变成溶解状态的材料(例如盐、糖、聚乙烯醇等)、配置成从固体状态转变成融化状态的蜡、以及配置成在状态之间转变而不影响测试结果的任何其它材料。

在另一个实施例中,排出端口136可以被合适地设定尺寸(例如基于分散体的粘度),以允许受控量的分散体穿过进入分析室140。在此实施例的变型中,还可以使用正压力和/或负压力以驱动分散体从端口中排出并且进入分析室。

在又一个实施例中,排出端口136可以包括可以被戳穿或者以其它方式受损以允许一定量的分散体穿过排出端口136并且进入分析室140中的阀138(例如膜、薄膜)。在此实施例中,阀138可以使用联接到第二室的一部分的针状物而受损,其中该针状物可以以阻止由使用者或其它实体与测试容器105接触导致的偶然的偏转的方式(例如,通过与弹簧加载的针状物组合的分析设备205的一部分)被偏转。这样,致动系统137可以作为允许分散体被引导至分析室140处的检测基板的释放机构来操作。然而,排出端口136和/或致动系统137可以以任何其它合适的方式配置和/或包括使检测基板处的检测增强的任何其它合适的元件。例如,排出端口136的一个变型可以包括靠近端口的过滤器,该过滤器阻止材料(例如,可以逆向影响检测的材料)穿过进入分析室140和/或到达检测基板150。

在一些实施方案中,如在图2A、图2B和图7中示出的,系统100可以包括位于第一室110和第二室130之间的隔膜160,该隔膜160用于在处理消费品样品之后以受控的方式促进均化的样品传送至第二室130中。在一个变型中,隔膜160可以包括配置成在处理期间允许消费品样品的均化的部分进入由隔膜形成的空腔中的通路的一组开口162。在此变型中,隔膜还可以包括在隔膜160的上部部分处的顶部164,其中顶部164阻止消费品样品的未处理的部分进入第二室130中的通路。在此变型的实施例中,隔膜具有3mm和15mm之间的高度(例如8mm),以便于促进所需量的均化的样品的处理和传输。

优选地,隔膜160的一组开口162关于第一室110的第二开口114和/或第二室130的样品接纳开口132均匀地分布,以便促进将消费品样品的均化的部分接纳到隔膜160中。然而替代地,该一组开口162可以以任何其它适合的方式布置。该一组开口可以在图7中所示出的隔膜160的方位中位于隔膜160的侧向表面(例如竖直表面),并且可以另外地或替代地位于隔膜160的任何其它合适的表面处。优选地,该一组开口162的开口的形状是矩形的;然而替代地,该一组开口162可以包括下列任何一种或更多种开口:多边形的、椭圆形的、圆形的以及任何其它合适的形状。在变型中,该一组开口162包括从2mm至15mm的高度(例如7mm的高度)以及从0.5mm至5mm的宽度(例如3mm的宽度)的矩形开口;然而替代地,该一组开口164的其它变型可以具有任何其它合适的尺寸。而且,该一组开口162可以包括在隔膜160的其它变型中的不相同的开口(例如在形状上、在尺寸上等)。

优选地,隔膜160的顶部164是非平面的(例如在图2A和图7中示出的方位中是非水平平面的),并且界定面向第二室130的样品接纳开口132的凹形表面,该凹形表面促进消费品样品的均化的部分从顶部164滑出并且朝向隔膜的该一组开口162的开口滑动。凹形表面可以是钝的或尖锐的,并且在实施例中可以包括半球面的表面、半锥形的表面、半锥体的表面、棱柱形的表面、以及/或者任何其它合适的表面。替代地,隔膜160的顶部164可以包括平面的表面或非凹形的表面。

优选地,隔膜160具有将均化的样品的至少一部分保持在隔膜160内的第一构型167以及促进均化的样品传送至第二室130的样品接纳开口132中的第二构型168。关于上面描述的驱动元件120的柱塞128,柱塞128可以配置成被降低或者以任何其它合适的方式移动,以便使隔膜160在第一构型167和第二构型168之间转变。在第一变型中,第一构型167是升高的构型,其中隔膜160的大部分位于第一室110内,并且隔膜160的开口从第一室110内是可进入的。在该第一变型中,第二构型167是降低的构型,其中隔膜160的大部分位于第二室130内,并且隔膜160的开口从第一室110内(但是对第二室130打开)是大体不可进入的。在此变型中,隔膜160可以包括围绕隔膜的一部分的至少一个唇形件169,其中唇形件169用作止挡件,该止挡件将隔膜160的移动范围限制在第一构型167和/或第二构型168之间。然而,隔膜160的变型可以省略唇形件169。例如,在隔膜160可以用作如上面描述的混合元件134的变型中,隔膜160可以配置成进入第二室130(例如整个落进第二室130中),并且用作补充分析设备205的混合模块的混合元件。在第二变形中,隔膜160的第一构型167是不变形的构型,其中隔膜160的大部分位于第一室110内,并且隔膜160的开口从第一室110内是可进入的。在该第二变型中,第二构型是变形的构型,因此隔膜160的至少一个部分(例如顶部164)被变形以从隔膜160的内部部分驱动消费品样品的均化的部分并且驱动到第二室130中。在这些变型的任何一个中,隔膜可以配置成在第一构型167和第二构型168之间可逆地转变;然而替代地,隔膜160可以配置成在第一构型167和第二构型168之间不可逆地转变。

另外地或替代地,隔膜160可以包括与顶部164相对的临时阻塞区域166,该临时阻塞区域将均化的样品的至少一部分保持在隔膜160内。保持均化的样品的部分可以在隔膜160的第一构型168中通过临时阻塞区域166执行,和/或在隔膜160的任何其它合适的构型执行。在一个实施例中,临时阻塞区域166可以包括可溶解膜,该可溶解膜配置成在所需状态(例如,涉及隔膜内的均化的样品的阈值量的状态)达成之后将均化的样品溶解且释放到第二室130中。在另一个实施例中,临时阻塞区域166可以包括配置成进一步促进消费品样品/均化的样品的处理的筛(例如网筛、过滤器),以在传输至第二室130中之前具有所需的颗粒尺寸。然而,临时阻塞区域166可以包括任何其它合适的材料并且/或者以任何其它合适的方式配置。

尽管在上面描述了第一室110和第二室130,但是在一些变型中,测试容器105可以包括配置成执行第一室110和第二室130的功能的单一室。例如,在一个变型中,第一室110和第二室130可以作为单一室物理相连,该单一室可以用于接纳消费品样品,并且促进消费品样品研磨和消费品样品与一个或更多个处理试剂混合,以提取和/或稀释测试样品进而传送到检测基板150用于分析。这样,第一室110和第二室130可以互相不同,或者相反被集成为单一室,该单一室使用系统100促进所有样品处理被执行。

分析室140用于将检测基板150靠近第二室的排出端口136定位,使得检测基板150可以吸收一定量的分散体,并且提供消费品样品内的至少一种有害物质的存在的指示。优选地,分析室140联接到第二室130和第一室中的至少一个,并且在一个变型中,分析室140配置在第二室130之外,具有通过第二室130的排出端口136提供的在第二室130和分析室140之间的入口。在此变型的一个实施例中,如图2B中示出的,分析室140可以包括纵向跨越测试容器105的一部分的狭槽,其中该狭槽配置成将检测基板150靠近排出端口136定位。然而替代地,分析室140可以以任何其它合适的方式配置。

检测基板150用于指示与有害物质相关联的分析物的存在,并且在变型中,可以指示基于下列中的一种或多种的存在:颜色变化、荧光发射、红外发射、磁响应、电气响应、声学变化以及任何其它合适的指示机制。优选地,检测基板150是可渗透的基板(例如测试条带),该可渗透的基板吸收分散体中的一部分且促进分散体中的一种或更多种分析物在检测基板150处与互补的抗体(例如,结合到纤维素纳米珠的抗体)结合,以提供与分析物相关联的有害物质存在的指示。检测基板150可以包括用于分析物结合的单一活性区域(例如,带、线、点等)或用于分析物结合的一组活性区域。活性区域可以包括用于与有害物质相关联的单一分析物的抗体混合物、与不同的有害物质相关联的一组分析物和/或配置成提供控制读数的控制区域(例如,以便能确定基线信号、以便于建立测试合适的传导性)。例如,在具有用于分析物结合的一组活性区域151的检测基板150的一些变型中,一个活性区域可以被用作指示消费品样品中有害物质的量(例如,浓度、体积、质量)的测试区域,并且另一个活性区域可以被用作指示测试已正确执行的控制区域(即,使得从检测基板150生成的数据是可靠的)。

在变型中,检测基板150的区域可以配置成容纳具有单一结合位点的分析物,或具有多个结合位点的分析物(例如,如在三明治化验中,具有作为捕获抗体的第一抗体和作为分析物特异性(analyte-specific)抗体的第二抗体)。然而,检测基板150可以另外地或替代地包括任何其它合适的液体介质或传感器,该传感器配置成以任何其它合适的方式指示消费品样品内的有害物质的存在。在一个实施例中,检测基板150是长的、窄的且平的纤维材料的条带,该条带具有对于与有害物质相关联的分析物的互补抗体的区域(例如,带、线、点),据此检测基板150的毛细管浸透使分散体穿过检测基板150分布。在用于谷蛋白测试的实施例的版本中,检测基板150包括控制带和测试带,该检测基板150具有结合到纤维素纳米珠的G12抗体的分布,该G12抗体配置成结合谷蛋白中的α-麸朊分子的33肽(33-mer peptide)。

在一些变型中,分析室140可以包括检测窗142,该检测窗能检测在检测基板150处的有害物质的存在。这样,检测基板150可以配置成与检测窗对齐,使得指示器(例如,在分析物结合期间在检测基板处生成的一条或更多条线)可以通过检测窗142观察到。检测窗142可以大体跨越整个检测基板,或可以替代地配置成提供关注检测基板150的一个或更多个观察区域。而且,检测窗142可以包括穿过分析室140的开口,并且可以另外地或替代地包括能观察检测基板150的盖(例如,透明的盖、半透明的盖)。在变型中,检测窗142还可以用于指示测试容器105、检测基板150和/或系统100的任何其它合适的部分的潜在的缺陷,从而提供可靠的结果。例如,在检测基板是对热量和/或湿度感应的一些变型中,检测窗142可以配置成指示检测基板150遭受高温(例如,40℃以上)和/或潮湿的环境(例如,通过在检测窗中产生颜色变化、通过具有检测窗的雾气等)。另外地或替代地,测试容器105可以与干燥剂联接以阻止潮湿引起的损坏,而且,检测窗142的变型可以另外地或替代地提供任何其它合适的功能,该功能提供关于使用检测基板150执行测试的潜在的缺陷、分析物检测中的缺陷和/或任何其它合适的功能的信息。例如,检测窗142可以提供光学性能,当照明时该光学性能提供所需性质,以便于增强检测基板150的分析。然而,分析室140的变型可以完全省略检测窗142。例如,系统100的变型可以配置成使得检测基板在接触一定量的分散体之后被取回,并且远离测试容器105的分析室140被分析。

如之前指出的,测试容器105的变型的特征可以是使用可重复使用的和/或不可重复使用的部件的组合而模块化,使得测试容器105的部分可以被重复使用,而测试容器105的其它部分在使用有限次之后可以被替换。例如,在一些变型中,除检测基板150/分析室140以外,测试容器105的所有部分可以配置成是可重复使用的,使得检测基板150在每次使用之后被置换,并且检测基板150/分析室一经替换,测试容器105就可以被重复使用用于另一个实例的检测。在其它变型中,除检测基板150以外,测试容器105的所有部分可以配置成是可重复使用的,使得检测基板150在每次使用之后被置换,并且检测基板150一经替换,测试容器105就可以被重复使用用于下一实例的检测。然而,测试容器105可以提供可重复使用的部件和一次性的部件的任何其它合适的组合。在提供的模块化中,测试容器105的部分优选地由可回收的和/或可处理的材料组成,并且在变型中可以包括下列任何一种或更多种:聚合物(例如塑料)、金属和玻璃。然而替代地,测试容器105的变型可以包括任何合适的材料(例如陶瓷),并且可以配置成可完全重复使用的或可完全置换的。

本领域技术人员根据先前的详细描述以及附图和权利要求将认识到,可以对测试容器105的实施方案作出修改和改变而不脱离测试容器105的范围。

1.2系统-分析设备

如上面指出的并且在图1中示出的,在一个实施方案中,分析设备205包括:配置成容纳测试容器105的接纳端口210、配置成将均化的样品与处理试剂混合的混合模块230、配置成能够检测在检测基板150处的有害物质的存在的光学感测子系统220以及配置成接纳且处理来自光学感测子系统220的信号的处理和控制系统240,由此产生指示消费品样品中的有害物质的存在的输出。

接纳端口210用于容纳测试容器105,并且另外地可以用于对齐测试容器105,以与光学感测子系统220配合促进检测在检测基板处的分析物。这样,接纳端口210优选地以一致的方式与测试容器105(例如,测试容器105的外部形态)匹配,使得测试容器105仅可以在离散的方位组中的一个方位(例如,在测试容器105具有一个方位的变型中)上定位在分析设备的接纳端口210内。替代地,在测试容器105是对称的变型中(例如,具有对称的旋转轴线),接纳端口210可以配置成适应测试容器105中的对称性,这与测试容器105相对于分析设备205的其它元件(例如,光学感测子系统220、混合模块230)定位有关。尽管接纳端口210可以将测试容器105接纳在分析设备205的内部部分,但是接纳端口210可以另外地或替代地配置成将测试容器105联接到分析设备205的外部部分。例如,接纳端口210可以包括配置成将测试容器105联接到分析设备205的外部的至少一部分处的机构(例如闩锁、滑片、磁体)。

这样,如在图9A至图9C示出的,在一些变型中,接纳端口210优选地配置成在对齐构型211中接纳测试容器105,并且在释放构型212(例如样品的事后分析)中将测试容器105从分析设备205中释放。在产生对齐构型211时,接纳端口210可以联接到盖213或促进测试容器105保持(例如,锁定)在对齐构型中的其它机构(例如,闩锁、凸部等),从而阻止对齐构型的不需要的尺寸偏差,该尺寸偏差可以影响测试容器105的检测基板150的分析。在具有盖213的接纳端口210的变型中,盖213还可以用于促进测试容器内的消费品样品和/或均化的样品的处理。例如,如在图9D和图9E中示出的,在一个变型中,盖213可以包括致动元件214(例如,该致动元件布置在盖213的内部表面内、从盖213的外部表面是可接近的等),该致动元件配置成将测试容器105的柱塞128降低,以使测试容器105的第一室110和第二室130之间的隔膜在第一构型167和第二构型168之间转变。致动元件214可以被磁力驱动、气动驱动、机械驱动(例如,使用弹簧等)或以任何其它合适的方式驱动。一旦测试容器105在接纳端口210内处于对齐构型中,在此变型中,柱塞128的致动(如由盖213促进的)可以自动地执行,和/或可以以任何其它合适的方式被触发(例如通过使用者、通过分析设备205的控制系统)。这样,在此变型的示例性工作流程中,使用者可以将消费品样品是大体均化的且隔膜160处于第一构型167中的测试容器105放置在分析设备的接纳端口210内,并且盖213的关闭可以自动地启动柱塞128降低,以使隔膜160转变成第二构型168(例如,在无需使用者知晓的情况下)。随后,如在下面描述的,在使用光学感测子系统220检测之后,在释放构型中,盖213可以被打开,并且测试容器105可以从分析设备205释放。然而替代地,接纳端口210的变型可以省略盖或配置成使测试容器105保持在对齐构型中的其它机构。

混合模块230用于促进测试容器105的均化的样品与处理试剂(例如,提取试剂)主动地混合,以便于产生可以被传送到检测基板用于分析的分散体。优选地,混合模块230与测试容器105的混合元件134(例如,测试容器的第二室130的混合元件)配合操作,从而形成提供溶液混合的互补的机构部分。因此,混合模块230优选地在测试容器105的对齐构型中位于靠近测试容器105的具有均化的样品和处理试剂的部分。如在上面指出的并且在图5中示出的,混合模块230可以提供磁性驱动的混合机构、超声的混合机构、基于振动的混合机构(例如,机械驱动、声学驱动)、摇摆运动、基于旋转的混合机构(例如,通过形成涡流)、基于摇动的混合机构以及任何其它合适的混合机构。在测试容器105的第二室130包括磁性混合元件134的实施例中,混合模块230可以包括在系统100的对齐构型中位于靠近第二室130的互补磁体。在该实施例中,混合模块的互补磁体可以联接到旋转马达,从而产生第二室130内的磁性混合元件134处的旋转。在此实施例的变型中,混合模块230(例如,通过感测磁力、通过检测磁性混合元件134响应于互补磁体的运动的运动)可以配置成检测在混合模块230的互补磁体和测试容器105的第二室130内的磁性混合元件134之间适当的联接。然而可以以任何其它合适的方式配置混合模块230。

光学感测子系统220用于促进一个或更多个分析物的检测、指示消费品样品内的有害物质的存在。光学感测子系统220还用于促进自动地读取检测基板150,使得使用者错误的影响被最小化;然而,光学感测子系统220可以配置成提供手动评定检测基板150的测试结果。优选地,如图10中示出的,光学感测子系统220在对齐构型211中与测试容器105的分析室140的检测窗142对齐,以便于提供紧凑的构型并且促进检测基板和光学感测子系统220之间的直接通信。然而替代地,在其它变型中,分析室140的检测窗142和光学感测子系统220可以不对齐,并且配置成使用促进检测基板150和光学感测子系统220之间间接通信的元件(例如,镜子等)。优选地,光学感测子系统220具有足够的灵敏度、分辨率以及观察窗,以便精确地且可靠地检测来自检测基板150的信号。在一个变型中,灵敏度、分辨率以及观察窗配合,以能够在检测基板150的单一区域(例如,点、线、带)处检测单一分析物,并且在另一个变型中,灵敏度、分辨率以及观察窗配合,以能够在检测基板150的多个区域(例如,点、线、带)处检测(例如,与不同的过敏原相关联的)多种分析物和/或控制信号。虽然描述了一个光学感测子系统220然而,分析设备205可以包括任何其它合适数量的光学传感器220,以促进在检测基板150的一个或更多个区域处检测一个或更多个分析物。

在第一变型中,光学感测子系统220可以包括照相机模块221,该照相机模块221配置成穿过检测窗142生成检测基板150的图像,并且配置成产生对应于检测基板的区域的像素强度的分布(例如,阵列)。随后,与处理和控制系统240通信(在下面进一步详细描述),根据检测基板150的处理生成的像素强度的分布可以被用于输出与使用检测基板150分析的消费品样品中存在的有害物质的量(例如,以百万分率形式的浓度、其它浓度、质量、体积等)相关联的参数的值。在处理和控制系统240处的前处理和后处理的像素强度分布的一个实施例分别在图11A和图11B中被示出。优选地,第一变型的照相机模块221提供在足够的分辨率内的数据,以消除照相机模块221和检测基板150之间紧密联接的需求;然而替代地,照相机模块221可以提供具有任何其它合适的分辨率的数据。

在第一变型中,照相机模块221可以沿着配置成促进检测基板150的照明的照明模块222设置,以便于能够检测在检测基板处的分析物。优选地,照明设置成相对于检测窗142的表面呈一定的角度(例如,锐角的入射角),以便最小化可以干涉由光学感测子系统220感测的(例如,从检测窗142的)反射。在具体实施例中,照明模块可以包括一个或更多个发光二极管(LED)和/或任何其它合适的光源。LED/光源可以配置成提供白光,或任何合适的波长范围的光。而且,在照明模块222包括多个光源的变型中,光源可以在输出(例如,强度、波长)上是相同的或在输出上是不同的。这样,照明可以允许增强所需信号(例如,指示与有害物质相关联的分析物)的强度。另外地或替代地,由于消费品样品的固有特征(例如,颜色、酸度、一致性、发酵、水解等),照明可以用于去除信号的干扰。例如,有颜色的和/或酸性的食品可以提供基于颜色的测定的信号的干扰。这样,在照相机模块221的光学感测子系统220处的照明和/或检测可以能够与配置成过滤出任何干涉信号的一个或更多个过滤器(例如,波长过滤器、发射过滤器、激发过滤器等)配合。

在第二变型中,光学感测子系统220可以包括配置成检测光的吸收性和/或发射(例如,光的波长)的光电二极管系统223,该光的吸收性和/或发射指示与光电二极管系统223通信的检测基板处的分析物的存在(即,存在的量)。在一个变型中,光电二极管系统223可以包括光电二极管,该光电二极管配置成检测与检测基板的活性区域的峰值吸收波长相关联的光的吸收性(例如,以便于评定与有害物质相关联的结合到分析物的抗体涂覆的珠的特有的峰值吸收波长处的吸收性)。在用于谷蛋白检测的一个实施例中,光电二极管系统223可以包括配置成检测在检测基板处的555nm光的吸收性的光电二极管,其中纤维素纳米珠用具有555nm的吸收性峰值的谷蛋白的互补抗体处理。在此实施例中,在检测基板150的活性区域内的555nm的光的较高程度的吸收性(例如,如由较低光电二极管输出指示的)与在消费品样品中较高浓度的谷蛋白相关联,其中输出数据的一个实施例在图12中被示出。

在第二变型中,光电二极管系统223可以沿着配置成促进检测基板150照明的照明模块222设置,以便于能够检测在检测基板处的分析物。优选地,照明设置成相对于检测窗142的表面成一定的角度(例如,锐角的入射角),以便最小化可以干涉由光学感测子系统220感测的(例如,从检测窗142的)反射。在具体实施例中,照明模块可以包括一个或更多个发光二极管(LED)和/或任何其它合适的光源。LED/光源可以配置成在检测基板150的活性区域处提供与活性颗粒(例如,抗体包覆的纳米珠、胶体金颗粒)的吸收峰值相关联的光,或任何其它合适的波长的范围的光。这些颗粒可以与抗体或多于一个抗体化学共轭,或可以具有物理吸附到其上的抗体或多个抗体。而且,在照明模块222包括多个光源的变型中,光源可以在输出(例如强度、波长)上是相同的或在输出上是不同的。这样,照明可以允许增强(例如,指示与有害物质相关联的分析物的)所需信号的强度。另外地或替代地,由于消费品样品的固有特征(例如,颜色、酸度、一致性、发酵、水解等),照明的功能可以为去除信号的干扰。例如,有颜色的和/或酸性的食品可以提供基于颜色测定的信号的干扰。信号的传导机构可以基于下列中的一种或更多种:吸收、荧光、化学发光、福斯特共振能量转移、电传导以及其它任何合适的信号传导机构。这样,在照相机模块221的光学感测子系统220处的照明和/或检测可以能够与配置成过滤出任何干涉信号的一个或更多个过滤器(例如,波长过滤器、发射过滤器、激发过滤器等)配合。

光学传感器的上面的变型可以用于组合中和/或以任何合适的方式由系统100提供。而且,在具有多个活性区域的检测基板150的变型中,光学传感器220和/或照明模块222可以以单元提供,其中单元的数量与检测基板中活性区域的数量相关联。例如,对于具有控制区域和检测区域的检测基板150,系统100可以包括两个单元,每个单元具有光电二极管和光源(例如,555nm的光源),该光电二极管和光源配置成瞄准两个活性区域中的每个区域。然而在变型中,光学感测子系统220可以被配置成基于下列中的一种或更多种检测分析物的存在的任何其它合适的传感器补充或替换:颜色变化、光谱发射、磁信号、电流、电偏压、声学信号以及任何其它合适的机构。

处理和控制系统240用于接收来自光学传感器240的信号,并且基于从检测基板生成的信号生成指示消费品样品内的有害物质的存在的输出。处理和控制系统240还可以用于控制分析设备205的操作,使得检测与消费品样品中的有害物质相关联的一种或更多种分析物是至少部分自动的。这样,处理和控制系统240可以包括配置成接收来自光学感测子系统220的信号的处理模块242和配置成控制分析设备操作的控制模块244。

优选地,处理模块242配置成调节在光学传感器220处生成的信号,并且可以被直接地联接到光学传感器220的输出。替代地,处理模块242可以配置成从储存模块或以任何其它合适的方式检索来自光学感测子系统220的输出生成的数据。因此,处理模块242可以配置成执行下列任何一种或更多种:去噪、过滤、修平、剪切、去卷积、标准化、消解趋势、重新采样、并且在来自光学传感器220的输出信号上执行任何其它合适的信号处理操作。在光学感测子系统220的输出是图像数据的变型中,处理模块242可以配置成过滤和/或调节图像数据,用于清晰度、饱和度、查明边缘、强度和/或任何其它合适的图像增强。处理模块242还可以配置成生成指示有害物质的存在的分析,其中该分析提供关于消费品样品内的有害物质的量(例如,浓度、体积、质量)的信息。在涉及来自光电二极管的数据的一个变型中,该分析可以能够识别当给检测基板150照明时检测到的吸收峰值(例如,经过一段时间,考虑到在检测基板处的反应动力学),并且将吸收的量与消费品样品中出现的过敏原的量(例如,以百万分率形式的浓度)联系起来。在一个涉及来自照相机模块的图像数据的变形中,分析可以表征为穿过检测基板的活性区域的强度(例如,平均强度、峰值强度、相对强度),并且将强度参数(或其它图像参数)与消费品样品中的过敏原的存在的量(例如,以百万分率形式的浓度)联系起来。处理模块242可以以一个或更多个处理元件(例如,硬件处理元件、基于云的处理元件)实施,使得由系统100的处理可以实施在多个位置和/或阶段中。

在变型中,控制模块244可以配置成控制下列中的一种或更多种:在对齐构型中将测试容器105保持在分析设备205内、在释放构型中促进测试容器105从分析设备205释放、降低测试容器105的柱塞128(例如,使测试容器105的隔膜160在第一构型和第二构型之间转变)、当命令传输至混合模块230时将均化的样品与处理试剂混合、致动测试容器105的第二室130的阀138以便启动一定量的分散体传送至检测基板105、当命令传输至照明模块223时照明检测基板150、传输光学传感器的输出用于通过处理模块240调节处理,以及用于系统100的自动化使用的任何其它合适的操作。

处理和控制系统240的模块可以实施在下列中的一个或更多个处:装载在接纳测试容器105的分析设备205处、在测试容器的一部分处(例如,使用集成到测试容器105中的电子器件)以及在任何其它合适的处理子系统处。例如,处理和控制模块240的模块可以实施在与分析设备205通信的移动设备(例如,智能电话、平板电脑、头戴式的计算设备、腰戴式的计算设备)处,使得一些量的数据处理和/或测试容器105或分析设备205的控制使用移动设备实施。另外地或替代地,处理和控制系统240的模块可以以配置成与所描述的系统100通信的任何其它的基于硬件或基于云的计算系统实施。

而且,分析设备205可以包括配置成促进测试样品(例如,已从检测基板渗透的消费品样品生成的分散体)处理和/或将来源于测试样品的信息向使用者或其他实体报告的任何其它合适的元件。在一个变型中,分析设备205可以包括模块,该模块配置成与如上面描述的关于端口136的第二室130的阀138配合,促进将分散体从第二室130的端口136释放到分析室140处的检测基板150。分析设备205还可以包括提供分析设备在操作模式(例如,如与关闭模块相对的、如与静止模块相对的)下的指示的元件和/或在处理测试样本期间减小噪声的元件(即,信号噪声、声学噪声)。分析设备205还可以包括配置成以紧凑方式容纳分析设备205的元件的壳体。分析设备205或系统100的任何其它合适的部分还可以包括配置成向系统100提供动力的动力模块(例如,通过包括能量储存、能量接收和/或能量分配的元件)、配置成从系统100传达到使用者或其它实体的显示器(例如,分析设备205的显示器、与系统100通信的移动设备的显示器)和/或配置成促进使用者与系统100交互的任何其它合适的用户界面元件(例如,输入模块、通知模块等)。另外地或替代地,分析设备205可以包括便于使用者处理测试样品的任何其它合适的元件。

本领域技术人员根据先前的详细描述以及附图和权利要求将认识到,可以对分析设备205的实施方案作出修改和改变而不脱离分析设备205的范围。

2.方法

如在图13和图14中示出的,用于检测消费品样品中的靶标物质的方法300的实施方案包括:S310,在测试容器的第一室处接纳消费品样品,该第一室包括配置成接纳消费品样品的消费品接纳开口和第二开口;S320,在朝向第一室的第二开口处理消费品样品时,通过驱动元件将消费品样品转换成均化的样品;S330,将均化的样品从测试容器的第一室传送到第二室,其中第二室配置成接纳来自第一室的第二开口的均化的样品且包括排出端口;S340,在第二室内将均化的样品与处理试剂混合,从而产生分散体;S350,将一定量的分散体传输到测试容器的分析室,该分析室配置成将检测基板靠近第二室的排出端口定位且包括能够检测过敏原的存在的检测窗;以及S360,通过光学感测子系统检测消费品样品内的有害物质的存在,该光学感测子系统配置成检测穿过检测窗的指示过敏原的信号。

方法300用于接纳和处理消费品样品(例如,食物、饮料、化妆品等),以便能够检测样品内一种或更多种有害物质。在实施例中,有害物质可以包括下列中的任何一种或更多种:过敏原(例如,谷蛋白过敏原、乳制品衍生的过敏原、坚果过敏原、鱼类过敏原、蛋类衍生的过敏原等)、毒素、细菌、真菌、农药、重金属、化学或生物化合物(例如,脂肪、蛋白质、糖、盐等)以及任何其它适合的有害物质。优选地,方法300配置成当消费者使用系统100时就劳力消耗、时间消耗和成本消耗而言赋予最小的需求。这样,方法300优选地配置成自动地或半自动地以对消费者直观的方式处理样品,并且配置成快速提供关于样品内的有害物质的存在的信息。优选地,方法300至少部分地实施为在上面部分1中所描述的系统100的一部分;然而替代地,方法300可以使用任何其它合适的系统实施。

块S310叙述了:在测试容器的第一室处接纳消费品样品,该第一室包括配置成接纳消费品样品的食物接纳开口和第二开口。块S310用于接纳且促进使用者意图分析有害物质的存在的消费品样品的处理(例如,均化)。块S310优选地在上面关于系统100所描述的实施方案、变型或实施例的第一室处实施;然而替代地,块S310可以用配置成接纳固体和/或液体样品的任何其它合适的室实施。这样,块S310可以包括主动地或被动地从使用者处接纳消费品样品。在被动接收的变型中,消费品样品可以被镊子夹取、被舀取、被汤匙舀取、被叉取或以任何其它合适的方式传送到第一室中。在主动接收的变型中,消费品样品可以以任何其它合适的方式(例如,使用正压力和/或负压力)被吸入或压入。

块S320叙述了:在朝向第一室的第二开口处理消费品样品时,通过驱动元件将消费品样品转换为均化的样品。块S320用于将消费品样品处理成具有所需大小的颗粒,并且提高在块S310中接纳的消费品样品的均化,以便生成关于消费品样品内的有害物质的量(例如,浓度、质量、体积)的可靠的结果。优选地,块S320使用上面关于系统100描述的测试容器105的第一室、驱动元件120、研磨器122、柱塞128和/或隔膜160的实施方案、变型或实施例实施;然而替代地,块S320可以使用任何其它合适的系统实施。这样,在均化的消费品样品中,块S320优选地涉及利用驱动元件的一组突出部、使用压缩运动和旋转运动的组合(例如,涉及第一室和驱动元件的螺纹)研磨消费品样品;然而另外地或替代地,块S320可以以任何其它合适的方式产生均化的样品。

块S330叙述了:将均化的样品从测试容器的第一室传送到测试容器的第二室,其中该第二室配置成接纳来自第一室的第二开口的均化的样品且包括排出端口。块S330用于传送均化的样品以进一步以受控方式处理,这确保了消费品样品的均化的部分继续进行以用于进一步处理,而消费品样品的非均化的部分不被传送或被保持以被均化。优选地,块S330使用上面描述的关于系统100的测试容器105的第一室、驱动元件120、研磨器122、柱塞128、隔膜160和/或第二室130的实施方案、变型或实施例实施;然而替代地,块S330可以使用任何其它合适的系统100执行。这样,块S330可以包括将消费品样品的均化的部分接纳在配置在第一室和第二室之间的隔膜的空腔内,并且通过降低配置成接触隔膜的柱塞将消费品样品的均化的部分传送到第二室中。然而,块S330可以包括以任何其它合适的方式将均化的样品从测试容器的第一室传送到测试容器的第二室。

块S340叙述了:在第二室内将均化的样品与处理试剂混合,从而产生混合物。块S340用于促进与有害物质相关联的分析物从均化的样品中的提取,以便促进分析物在方法300的随后的块中的检测。优选地,块S340使用上面关于系统100描述的第二室130、混合元件134、和/或混合模块230的实施方案、变型或实施例实施;然而替代地,块S340可以使用任何其它合适的系统实施。这样,在变型中,块340可以包括提供一定量的处理试剂(例如,在第二室中预包装的一定量的处理试剂),使得当如关于块S330描述的在第一室和第二室之间传送时,均化的样品自动地与处理试剂接触。另外地或替代地,块S340可以包括通过联接到第一室和/或第二室的流体传送模块主动地传送处理试剂以与均化的样品混合。在块S340中,优选地,处理试剂包括配置成从均化的样品中提取与有害物质相关联的至少一种分析物的提取溶液,该提取溶液可以在检测基板处被检测,并且用于指示有害物质的存在。然而,处理试剂可以另外地或替代地包括如上面描述的任何其它合适的试剂。

尽管在方法300中的块可以作为不同的步骤发生,在一些变型中,至少块S310、S320、S330和/或S340的部分可以大体上同时地进行。例如,根据方法300的变型,消费品样品在研磨之前或在研磨期间可以与处理试剂(例如,提取溶液、稀释缓冲液等)组合,从而提供可以从测试容器的室传送的且传送到检测基板用于分析的混合物。

块S350叙述了:将一定量的分散体传输到测试容器的分析室,该分析室配置成将检测基板靠近第二室的端口定位且包括能够检测过敏原的存在的检测窗。块S350用于控制分散体至检测基板的传送,使得适当量的分散体被提供到检测基板以能够检测分析物,同时避免淹没检测基板。优选地,块S350使用上面关于系统100描述的第二室、排出端口、阀和/或分析室的实施方案、变型或实施例实施;然而替代地,块S350可以使用任何其它合适的系统实施。这样,块S350可以包括(例如,使用控制模块)打开第二室的排出端口的阀,以将一定量的分散体传送到分析室内的检测基板。然而,块S350可以包括用于将一定量的分散体传送到检测基板的任何其它合适的步骤。

块S360叙述了:通过光学传感器检测消费品样品内的过敏原或其它物质的存在,该光学传感器配置成检测穿过检测窗的指示过敏原的信号。块S360用于检测且处理从与分散体一起处理的检测基板生成的信号,以便生成提供关于消费品样品内的一种或更多种有害物质的存在的信息的分析。优选地,块S360使用上面关于系统100描述的分析室、检测基板、检测窗、光学传感器、和/或处理和控制系统的实施方案、变型或实施例实施;然而替代地,块S360可以使用任何其它合适的系统实施。这样,块360可以包括下列中的任何一种或更多种:降噪、过滤、修平、剪切、去卷积、标准化、消解趋势、重新采样以及在来自与用分散体渗透的检测基板通信的光学传感器的输出信号上执行任何其它合适的信号处理操作。在涉及图像数据的块S360的变型中,块S360可以包括过滤和/或调节用于清晰度、饱和度、查明边缘、强度和/或任何其它合适的图像增强的图像数据。

在生成块S360中的分析中,优选地,该分析提供关于消费品样品内的有害物质的量(例如,浓度、体积、质量)的信息。在涉及来自光电二极管的数据的一个变型中,生成在块S360中的分析可以包括识别当给检测基板150照明时检测到的吸收峰值(例如,经过一段时间,考虑到检测基板处的反应动力学),以及将吸收的量与消费品样品中存在的过敏原的量(例如,以百万分率的浓度)联系起来。在涉及来自照相机模块的图像数据的一个变型中,生成在块S360中的分析可以包括表征为穿过检测基板的活性区域的强度(例如,平均强度、峰值强度、相对强度),并且将强度参数(或其它图像参数)与消费品样品中存在的过敏原的量(例如,以百万分率的浓度)联系起来。然而,块S360可以包括来源于用一定量的分散体渗透的检测基板的处理信号,和/或以任何其它合适的方式生成分析。

另外地或替代地,方法300可以包括配置成促进接收和/或处理消费品样品的任何其它合适的块或步骤,以便于促进检测消费品样品内的一种或更多种有害物质的存在。

系统100和/或方法300的实施方案及其变型可至少部分地由构造成接收存储计算机可读指令的计算机可读介质的机器被实施和/或实现。指令优选地由计算机可执行部件执行,该计算机可执行部件优选地与系统100和处理器273和/或控制器272中的一个或多个部分集成在一起。计算机可读介质可被存储在任何适当的计算机可读介质(例如,RAMs、ROMs、闪存、EEPROMs、光学设备(CD或DVD)、硬盘驱动器、软盘驱动器或任何适当的设备)上。计算机可执行部件优选地是通用或专用处理器,但替代地或另外地,任何合适的专用硬件或硬件/固件组合设备可以可执行指令。

附图根据优选的实施方案、示例性配置及其变型示出了系统、方法和计算机程序产品的可能的实施方式的体系结构、功能和操作。就这点而言,在流程图或框图中的每个块可代表模块、程序段或代码的部分,该模块、程序段或代码的部分包括用于实现指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应注意的是,在一些替代的实施方式中,在块中提到的功能可以不按附图中提到的顺序发生。例如,根据所涉及的功能,连续示出的两个块实际上可大体上同时进行,或块可有时以相反的顺序进行。还将注意的是,框图和/或流程图插图的每个块以及在框图和/或流程图插图中的块的组合可由执行指定功能或动作的专用的基于硬件的系统或专用的硬件和计算机指令的组合实现。

如本领域中的技术人员从前面的详细描述中和从附图和权利要求中将认识到的,可对本发明的优选的实施方案进行修改和改变而不偏离在所附的权利要求中限定的本发明的范围。

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