用于对样品光学探测的设备的制造方法
【专利说明】用于对样品光学探测的设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请案要求2014年9月29日申请的第62/056,911号美国临时申请案的申请日的权益，所述美国临时申请案的揭示内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
【背景技术】
[0003]细菌培养基通常在专用媒介板中生长。所述板产生块状群落和一些隔离群落。孤立群落通常具有最纯形式的细菌，因为所述群落通常是从有限数目的细菌生长且与其它细菌生长隔离。通常需要测试最小数目的群落以确保样品纯度。然而，当前实验室实践需要从媒介收集细菌样品且在含有相对大体积流体的管中稀释所述样品。获得流体悬浮液中的充分浓度的细菌物质需要从媒介板采集大量细菌群落以便制作悬浮液。一个缺点是此技术可能降低样品纯度。
[0004]—种方法是使用小流体体积(例如，200_500yL)从低细菌样品产量产生高度浓缩的悬浮液。这在当使用自动群落拾取系统来采集样品且产生悬浮液时的机器自动化中是尤其重要的。举例来说，自动群落拾取器可能需要在产生悬浮液时若干次经过媒介板以便拾取群落。如果拾取器从相对低数目的群落(例如，5个或少于5个)进行选择以便产生具有充分细菌浓度的悬浮液，那么获得最佳结果。此方法需要300yL或少于300yL的悬浮液流体体积。一个缺点在于，难以确定具有高度浓缩悬浮液的小流体体积中的细菌浓度。因此，需要用于准确确定小流体体积中的细菌浓度同时将样品自动稀释到所要浓度的系统和方法。
[0005]通过测量培养液的浊度或“浑浊度”且随后将此测量值转换为细胞数目(CFU)可确定细菌浓度。估计样品的池度的标准微生物方法是基于获得被称为麦克法兰(McFarland)值的定量值。麦克法兰值是所属领域的技术人员众所周知的且在此不详细描述。麦克法兰标准是已知浊度的解决方案，其用以使微生物、临床和其它相似实验室中的培养液密度标准化。
[0006]通常通过例如浊度计或密度计等仪器确定微生物悬浮液的浊度。所述仪器使其测量基于由光与悬浮液中的颗粒的相互作用引起的光散射的物理原理。样品的浊度影响光的透射和散射，且允许对透射通过样品的光的强度的测量。浊度计是用以通过使光以一角度通过样品且测量散射光的强度来测量样品的浊度的自动仪器。此测量是基于小颗粒的稀悬浮液将使由所述颗粒通过(不吸收)的光散射的原理。通过在30或90度角处收集光来确定散射量。
[0007]当前在实验室中使用的浊度计经设计以在圆形管/器皿内接纳样品。只要在使用之前清洁所述管或器皿且在设备内部针对每一相应样品放置于相同定向上，此实践就会产生可接受的结果。对于浊度测定法，圆形管具有若干缺点。一个缺点是所述管不是一次性的，且必须在再使用之前清洁，从而带来交叉污染的风险。另一缺点是光路径通过圆形管是更多变的，从而使得难以获得从样品到样品以及从管到管的光路径一致性。
[0008]在几乎所有实例中，对于放置于用于测量浊度的浊度计内的每一样品需要具有唯一配置的器皿。具有各种大小和形状的器皿的使用可对每一样品提供不一致的浊度读数。需要经设计以使器皿之间的测量值可变性最小化以及当光在通过不同媒介和在不同媒介之间通过时使衍射和折射对光的影响最小化的设备和方法。
[0009]另外，例如PhoenixSpec?(百克顿-迪金森公司)的大多数浊度计在其相关联管中需要至少一(I)厘米(cm)的槽长度，且因此不适用于极小体积的微生物悬浮液，例如约200或约500微升(yL)的悬浮液。在标准试管(例如，15mL试管)中，低至约500yL的悬浮液可产生小于Icm的槽长度，其将不足以使用市售浊度计测量麦克法兰值。例如可使用较窄试管来将样品的高度增加到可检测的水平。然而，此些试管常常不用于浊度计和/或密度计，因为这些仪器经设计以容纳具有特定大小和配置的试管。因此，需要可允许快速且准确测量具有小于约500yL且优选低至约200yL的体积的悬浮液的浊度的设备和方法。另外，需要其中可在器皿内纯化和稀释样品以估计浊度的设备和方法，其中所述器皿经配置以稀释样品且提供低样品体积的准确且一致的浊度测量值。
【实用新型内容】
[0010]本文所描述的设备和光析管协作以提供对小体积样品的准确光学探测。如本文所使用的光学探测是光学信号进入光学透明光析管内的样品的透射。光学探测的实例包含光谱测定法和浊度测定法。在浊度测定法方面描述本实用新型，但本文所描述的光析管的方面适用且适于用于光学探测的其它装置。在一个实施例中，根据本实用新型的设备和方法通过利用电子检测器/传感器和专用器皿而提供用于具有约10yL到约500yL的体积以及所述范围内的所有体积和范围的样品体积的微生物悬浮液的麦克法兰值的准确估计。本文在别处定义小体积。检测器/传感器和浊度计协作以提供使用本文所描述的检测器/传感器测量的所有样品的均匀光路径。在此所描述的方法利用浊度测定法的原理，其测量通过样品的散射和/或透射光的量以提供浊度测量值。
[0011]在所描述方法中，器皿的直径、体积以及相对于光源在浊度计内的定向经选择以提供用于浊度测量的有利样品槽长度。根据本文所描述的实施例，直接在放置于经设计以测量样品浊度的自动系统或设备(即，浊度计)中的器皿内将生物样品与悬浮液流体混合。在某些实施例中，经配置以接纳器皿(所述器皿具有各种大小、体积和槽长度)的接收器的连续阵列连续地转位通过所述设备。因为所述设备是自动的，所以其便于在各种微生物、临床和实验室环境中使用。
[0012]根据本实用新型的设备是邻近于以来自LED或激光源的选定波长的光照射的专用光析管/器皿放置的电子传感器的布置。所述光析管经设计以用于探测小体积的样品(本文在别处界定)以用于浊度测量。首先制备微生物悬浮液。随后将悬浮液引入到器皿中。在一个实施例中，所述设备获得小体积器皿中的样品的浊度测量值，所述器皿使样品集中于所述器皿的其中探测样品的区域中。在一些实施例中，所述器皿具有正方形或矩形配置。因此，器皿的壁彼此成约90度角。此布置允许对壁厚度的更均匀控制，其减少器皿当中的麦克法兰读数的可变性，如果从器皿到器皿的壁厚度变化较大则将产生所述可变性。并且，器皿的正方形形状允许光与器皿的表面平面成直角进入器皿。这减少了在探测光进入(或离开)器皿时所述探测光的衍射或折射的量。
[0013]在本文所描述的其它实施例中，描述一种自动浊度计设备，其具有基座、经配置以接纳器皿的接收器、散射检测器、透射光检测器、光衰减过滤器、光源和聚焦透镜。所述浊度计适于接纳具有低体积部分和较大体积稀释部分的器皿，浊度测定法测量是从所述低体积部分进行，所述较大体积稀释部分经提供以允许将悬浮液稀释到所要浓度。适于由本文所描述的浊度测定法设备接纳的器皿可互换地称为“器皿”或“光析管”。在一个实施例中，所述设备经配置以一次接纳且处理一个器皿。在另一实施例中，所述设备具有滑动通道，其经配置以接纳放置在线性接收器内的连续系列的器皿。线性接收器经配置以具有井，所述井经设计以接纳器皿。所述器皿可接纳体积范围从约200yL到约500yL的液体样品。
[0014]在一个实施例中，将样品悬浮液分配到单个器皿中，且浊度计个别地探测所述器皿。在处理样品悬浮液且获得麦克法兰值之后，从浊度计移除器皿且将新器皿放置在浊度计中用于评估。在此实施例中，浊度计可具有一个光析管接收器或多个光析管接收器。每一接收器经配置以如本文中所描述进行浊度测定法测量。在其中浊度计接纳一系列光析管用于测量的实施例中，提供一系列光析管接收器以促进若干悬浮液的并行的浊度测定法测量。
[0015]关于器皿或光析管，在一个实施例中，所述光析管具有较窄下部部分和较宽上部部分。任选地存在从所述较宽上部部分到所述下部部分的锥形部分过渡。所述下部部分适于由浊度计接纳以用于测量。所述上部部分和下部部分共享共同轴线。在所说明的实施例中，两个部分是正方形或矩形的，并且因此两者具有平坦面。在一个实施例中，所述上部部分的面的平面平行于所述下部部分中的面的平面。在另一实施例中，所述下部部分的面的平面以45度角与所述上部部分的面的平面相交。然而，在此预期的光析管不需要具有矩形或正方形顶部部分。在其它实施例中，如果需要则所述顶部部分可为圆形或椭圆形。底部部分(通过其进行测量)出于本文在别处描述的原因而需要为矩形或正方形。
[0016]在替换实施例中，该光析管以二维阵列提供。光析管的较窄下部部分在阵列支座的下方延伸。阵列被放置在接收阵列并单独检查每个光析管的基座中。在一个实施例中，阵列通过机器人放置在基座中。
[0017]在一个实施例中，浊度计具有两个检测器，其同时俘获从光学信号透射通过的悬浮液的颗粒透射和/或散射的光。侧向散射检测器经定位以从入射在光析管上的光束接收处于90度角的光。透射光检测器经定位以接收透射通过光析管且继续通过悬浮液的直接来自光源的光。在一些实施例中，透射光检测器垂直于入射光束而定位。在替代实施例中，透射光检测器与光源相对但成一角度而定位，这减少了由检测器表面和周围结构造成的反射折射和衍射的影响。在一些实施例中，光衰减过滤器定位在器皿与透射光检测器之间。在示范性实施例中，部署聚焦透镜。聚焦透镜直接定位在光源的前方且用以使光聚焦为沿着光路径的窄光束。在一些实施例中，光束通过孔口而准直。
[0018]本文所描