专利名称：检测分析物的设备和方法
检测分析物的设备和方法 相关专利申请的交叉引用本申请要求对2005年8月2日提交的美国临时申请序列No. 60/705,089的优先权，该临时申请以引用的方式并入本文。
背景技术：
诸如医药和食品服务业等众多行业通常会要求对材料样本进行测 试，以确定是否存在某种生物菌或其它生物体。此类生物体的存在可 能表示有问题。例如，生物体的存在可能表示人体存在感染或者在食 物中或食物准备表面上存在污染物。在现有对于材料样本测试方法中，可使用诸如药签等样本釆集装 置来收集材料的样本，该采集装置在一轴的末端包含多孔介质。具体地讲，可以使药签的多孔介质与样本源(诸如人的鼻子、耳朵、喉咙 或伤口，或者食物准备表面)接触，样本于是会附着到多孔介质上。随 后，可将样本采集装置转移到不同位置，诸如实验室，在实验室中将收集到的样本从样本采集装置转移到载玻片或者其它外部实验室装置 上，以便进行化验来分析是否存在所关注的具体生物体。所关注的具 体生物体可称为"分析物"。除了时间上的延误之外，将样本采集装置从样本源转移到采集地 以外的其它位置还可能会导致收集到的样本受到污染或变干，这可能 会降低分析物检测的可靠性。此外，非自备式测试装置或方法可能存 在问题，因为在测试过程中实验室技术人员可能会暴露于分析物。本 发明解决了这些和/或其它问题，并提供其它装置所不具备的优点。发明内容一方面，本专利申请公开了处理生物材料的一种设备。在示例性 实施例中，该设备包括一个被构造成接收洗脱样本的腔室。使用与该 腔室分隔的测试装置对样本进行测试。如本发明所公开，在该设备处 于第一取向时，样本被引入腔室中。更改装置的取向，将洗脱样本从 腔室中移出来，以便使用测试装置进行测试。一方面，公开了一种用于检测材料样本中的分析物的设备。所述 设备包括壳体，其包括被构造成接收包含材料样本的样本采集装置 的开口；被构造成从样本采集装置接收洗脱样本的腔室；包含适于检 测分析物的测试装置的测试腔室；以及通道，该通道将被构造成接收 洗脱样本的腔室与测试腔室连接起来，并且取向为当设备在第一取向 时将第一腔室的流体流提供给测试腔室，而当设备在另一取向时则限 制流体流进入测试腔室。另一方面，公开了一种用于处理材料样本的设备。该设备包括基 座(该基座在第一末端有一个适合接收样本采集装置的开口，并有一 个与该开口隔开的腔室)以及一个可移除的指示顶盖(该顶盖包括可 连结到基座第一末端开口的测试装置)，以测试腔室内材料样本中的 分析物。另一方面，公开了一种检测材料样本中的分析物的方法。该方法 包括将样本采集装置中的材料样本洗脱到设备的一个腔室中，然后旋 转设备至少90度并使用测试装置对洗脱样本进行测试。另一方面，公开了一种检测材料样本中的分析物的方法。该方法 包括在设备的第一末端将样本采集装置中的材料样本洗脱出来以形成 洗脱样本，从设备中移除样本采集装置，将测试装置连接到设备第一 末端的一个开口，以及操控设备以使洗脱样本接触到测试装置。以上概述并非旨在描述本发明所公开的每个实施例或本发明的每项具体实施。以下的附图和具体实施方式
更具体地说明示例性实施例。
将结合下列各图进一步解释本发明，各图中类似的结构部分采用 类似的数字表示。图1为本发明的设备(处于样本制备取向)的第一个示例性实施 例的侧视图，其中已将样本采集组件引入了该设备。图2为图1所示流体贮存器的另一实施例的侧视图。图3A为图1所示设备的侧视图，其中该设备处于测试取向。图3B为设备的示意图，所述设备被构造成接收两个样本采集组件。图4为本发明的设备的第二个示例性实施例的侧视图，其中该设 备是一个组件，所述组件包括一个被构造成交替接收样本采集组件的 基座(所述样本釆集组件被引入该基座中)和一个指示顶盖。图5为图4所示设备的侧视图，其中用可变形的挤压球状物取 代了图4所示的注射器形状的流体贮存器。图6为图4所示设备的侧视图，其中流体贮存器中保留下来的 流体已被从流体贮存器中释放，从而生成洗脱样本，其中所述洗脱样 本会保留在基座中。图7为图6所示设备的侧视图，其中已从所述基座的一个开口 中移除样本采集组件，并且对齐指示顶盖以使其贴合所述基座中的开 Pl 。图8为图7所示设备的侧视图，其中指示顶盖已完全引入基座 开口中，并且所述基座当前处于其测试取向。图9为图4、 7和8所示指示顶盖内面的视图，其中在所述指 示顶盖内面布置了一个窗口和一个色码图表。尽管上述各图列出了本发明的一些示例性实施例，但本发明中还 包括其它的实施例。在所有情况下，本公开内容仅仅示例性而非限制 性地描述本发明。应该理解，本领域的技术人员可以设计出大量其它修改形式和实施例，这些修改形式和实施例均属于本发明的范围之内 并符合本发明的原理的精神。
具体实施方式
本发明是一种检测材料样本中的分析物(诸如革兰氏阳性菌或革 兰氏阴性菌)的设备。在示出的实施例中，所述设备包括一个被构造 成接收材料样本的腔室和一个适于检测材料样本中的分析物的测试装 置，并且所述设备在样本制备取向和测试取向之间是可移动的。可通 过设备操作员或者机械(或机电式)设备在两个取向之间移动设备。 在样本制备取向中，准备材料样本供测试装置进行检测。例如，可从 样本采集装置将样本洗脱出来，并/或对其迸行预处理以便于检测。不 同分析物可能需要采用不同预处理，以便在进行分析物检测之前更改 样本或分析物的物理或化学特性，并且可将相关的预处理并入本发明。 在示例性实施例中，预处理包括将洗脱样本与试剂混合，其中该试剂 适于和洗脱样本中存在的一种分析物产生反应。在测试取向中，设备 取向为更改经过该设备的流体流动路径，以使设备腔室中保留下来的 洗脱和/或预处理样本接触到测试装置。通过将设备从样本制备取向移到测试取向改变经过该设备的流动 路径，其结果是，设备的不同部分相互流体连接。构建腔室以使得在 样本制备取向中，该腔室中保留下来的材料样本(例如从样本采集装 置洗脱出来的样本)不会接触到测试装置。通过不同的设备取向，设 备操作员可控制样本制备阶段的持续时间以及测试阶段的开始时间。 具体地讲，操作员将设备从样本制备取向移到测试取向之后，测试阶 段才会开始。将在下面对样本制备阶段和测试阶段进行进一步详细描 述。本发明的设备组件是相对简单的装置，通过该设备可对材料样本 进行测试，以确定样本源或样本源附近是否存在分析物。本发明允许 操作员从样本源获得材料样本，然后在样本源处或样本源附近检测试样本中是否存在分析物，而无需将材料样本转移到远离样本源的实验 室。这样做有助于縮短等待测试结果的时间并有助于降低材料样本在 进行测试之前就受到感染或变干的机率。此外，还可将包含材料样本 的样本采集装置直接引入本发明的设备中。这可縮短操作员暴露在材 料样本下的时间，所述材料样本可能包含危险分析物。在一些实施例中，设备是一次性的，这有助于在每次使用时提供干净的(如果不是 无菌的)设备。在一些实施例中，本发明的设备被构造成接收两个或多个材料样 本并同时(或基本同时)检测每个样本^的分析物。样本可能源自相 同样本源也可能源自不同样本源，而每个样本中的分析物可能是也可 能不是同一分析物。例如，在一个实施例中，设备被构造成接收两个 材料样本，并同时检测一个样本中的革兰氏阳性菌和另一个样本中的 革兰氏阴性菌。在另一些实施例中，所述设备可被构造成接收一个材 料样本并同时(或基本同时)检测这个材料样本中的两种不同分析物， 诸如使用两种不同的测试装置进行操作。例如，在一个实施例中，设 备被构造成接收一个样本采集装置，所述样本釆集装置包含一个材料 样本，并且该设备被构造成从所述样本采集装置中洗脱出该样本，其 中两个测试装置同时检测洗脱样本中的革兰氏阳性菌和革兰氏阴性 菌。这样，本发明提供能在其中同时进行革兰氏阳性菌和革兰氏阴性 菌测试的设备。参考示例性实施例描述本发明，所述两个示例性实施例都使用间 接化验来检测材料样本中的分析物。对示例性实施例中化验方法的大 致了解有助于更好地理解对本发明设备的描述。但是，下面对化验方 法的描述并非旨在以任何方式限制本发明。相反，检测材料样本中分 析物的本发明的设备和方法可应用于许多不同类型的直接或间接的化 验。根据示例性实施例，使用样本采集装置获取材料样本。进行化验之前，准备好材料样本。在样本制备阶段，设备(或设备的一个部件) 处于样本制备取向。使用第一种缓冲剂溶液将材料样本从样本采集装 置洗脱(或者"释放"或"洗涤")出来，从而生成洗脱样本。在下 文中，"洗脱样本"指的是从样本采集装置移除的样本和第一种缓冲 剂溶液的组合。合适的缓冲剂溶液实例包括但不限于水、生物盐水、 pH缓冲的溶液，或者从样本釆集装置洗脱出分析物的任何其他溶液或 溶液的组合。所述缓冲剂溶液优选地不会干扰化验。随即将洗脱样本与适于和洗脱样本中存在的任何分析物进行反应 (例如，粘合)的试剂混合在一起。如果采用的是直接化验法，则不 需要试剂。分析物和试剂进行反应、并且经过充分的"反应时间"之 后，可将设备从其样本制备取向移到其测试取向。在测试取向中，洗 脱样本和试剂混合物与测试装置接触。采用间接化验方法时，测试装 置检测的是与分析物发生反应的试剂，而不是检测分析物本身。具体 地讲，试剂与分析物反应后，所有残留的试剂(即，没有与分析物发 生反应而形成另一种产物的试剂)与测试装置相作用。例如，任何剩 余试剂("第一试剂")都可与固定在测试装置上的第二试剂进行反 应。此后，测试装置提供可表示试剂的存在情况和/或含量的可见标记。 在所述试剂与测试装置上的第二试剂进行反应的实施例中，通过色彩 更改指示与第二试剂粘合的第一试剂的量。优选的是给出足够的时间， 从而使分析物和试剂在接触测试装置之前进行反应。测试装置可为任 何合适的装置，例如比色传感器。在一个实施例中，试剂与测试装置的表面反应(最初为蓝色)， 当试剂与测试装置反应时测试装置会改变颜色。如果大量试剂与测试 装置进行反应，则测试装置的颜色可从蓝色变为红色。如果只有少量 试剂与测试装置发生反应，则测试装置可能不改变颜色而保持蓝色。 测试装置也可被构造成提供表示试剂存在含量(通常表示材料样本中 存在的分析物含量)的标记。例如，测试装置可改变颜色，其中颜色 的强度和色调的改变取决于存在的试剂的量。在替代实施例中，测试装置以另一种合适的方法测量和指示试剂的量。试剂的含量反映分析物的含量，因为在通常情况下，如果与分析 物发生反应后还存在大量的试剂，即说明材料样本中存在的分析物含 量不大。同理，如果与分析物发生反应后试剂剩余较少，即说明材料 样本中存在大量的分析物。在替代实施例中，可使用捕获介质在分析物与测试装置接触之前 将至少一些分析物从洗脱样本中分离出来。可理想地对分析物进行分离，并且在某种意义上可理想地浓縮分析物，因为一些分析物只有在量多的时候才能被检测出来。分离/浓縮都可提高准确检测的几率。在第一示例性实施例中，设备基本上是自备式的，因为一般来讲 用于检测分析物的所有化学品都包含在该设备中。这减少了测试过程 中设备的操作员暴露于分析物和/或液流的几率，例如液体意外溢出或 是其他情况。通过将第一示例性设备向其侧面翻倒(约90度)，将 该设备从其样本制备取向移到其测试取向。第一示例性设备包含一个 接收材料样本的腔室和一个适于检测分析物的测试装置。以大致并列 型取向构建腔室和测试装置，从而创建两个通过设备内部的流体流动 路径。样本制备取向中的第一流体流动路径与测试取向中的第二流体 流动路径是分隔的。在样本制备取向中，样本被阻止进入第二流体流 动路径，因此，在某种意义上，样本就无法与测试装置相接触。参考 图1描述第一示例性设备。在第二示例性实施例中，设备是一个包含基座(其被构造成交替 接收样本采集组件和指示顶盖)的设备组件。所述基座包含一个接收 洗脱材料样本的腔室。样本采集组件包含一个中空轴，所述中空轴包 含一个远端和一个近端，其中多孔介质连接到远端，而流体贮存器连 接到近端。指示顶盖包含一个测试装置，所述测试装置被构造成检测 分析物并提供测试结果标记。在样本制备取向中，可拆卸地将样本采集组件连接到基座，该基座定位在样本采集组件下面(即，该基座的Z 坐标在最下方，其中X-y-Z垂直坐标在图1中示出)。"可拆卸地连 接"表明样本采集组件未永久连接到基座。该基座被构造成支承样本 釆集组件，而该样本采集组件的流体贮存器被成形为与该基座中的一 个腔室流体连通。基座被定位在样本采集组件下面时，会创建从该样本釆集组件到 基座的第一流体流动路径(其中重力有助于确定流动路径)。在这个 样本制备阶段，将样本从样本采集装置洗脱出来。当设备还处在样本 制备取向时，从基座拆卸掉样本采集组件并可拆卸地将指示顶盖连接到该基座。在测试取向中，将指示顶盖和基座旋转180度，以使得指示顶盖定位在基座下面，并创建从基座到指示顶盖的第二流体流动路 径。洗脱过的和/或预处理过的溶液沿第二流体流动路径移动，以与指示顶盖中的测试装置相接触。参考图4进一步详细讨论第二示例性实施例。图1为处于样本制备取向的本发明的设备10的第一示例性实 施例的侧视图，其中已将样本采集组件12引入了该设备10。设备10 包含一个样本制备取向(图1中示出)和一个测试取向(图3A中示 出)。首先，在样本制备取向中，相对于放置设备10的大致水平表 面(例如，图1中的表面)，设备10处于大致竖式取向。其次，在 测试取向中，旋转设备10约90度以改变通过设备10的流体流动 路径。参考图3A示出和描述该测试取向。设备包含壳体14，该壳体被构造成接收样本采集组件12。壳体 14进一步包含腔室16，所述腔室用于接收洗脱样本18 (即从样本 采集组件12洗脱出来的材料样本)、测试装置20、槽21以及吸收 材料22。测试装置20适于检测分析物并提供测试结果信息。槽21 提供一个通道，将腔室16与测试装置20流体连接。吸收材料22被 定位成邻近测试装置20 (其中测试装置20被定位成在槽21和吸收材料22之间)。提供吸收材料22旨在通过创建芯吸操作来帮助流 体通过测试装置20。在壳体14的开口 15中接收样本采集组件12，样本采集组件 12优选地贴合开口 15以使得开口 15基本上由样本采集组件12 覆盖。这有助于确保设备10大致是自备式设备。样本采集组件12包 含样本采集装置24和流体贮存器26。样本采集装置24可以是任何 适当设备，例如药签。合适的样本采集装置的实例描述于名称为 "SPECIMEN TEST UNIT (样本测试单元)"的美国专利No.5,266,266 和名称为"APPARATUS AND METHOD FOR COLLECTING A SAMPLE OF MATERIAL (采集材料样本的设备和方法)"的美国专利 申请序列No.60/705,140 (代理人档案号61097US002)中，后一份专 利申请与本专利申请同一天提交。在示例性实施例中，优选的是样本采集装置24包含中空轴28， 所述中空轴28包含近端28A和远端28B，并且多孔介质30连接 到中空轴28接近远端28B的位置。可使样本采集装置24的多孔介 质30与样本源(诸如人的鼻子、耳朵或喉咙，或者伤口或所关注的 身体其它部位，或者食物制备表面)接触，来自样本源的样本随即就 会附着到多孔介质30上。通过将样本采集装置24 (作为样本采集组 件12的一部分)引入开口 15中，将样本引入设备10中。示例性流体贮存器26保留一种流体(图1中未示出)，该流体 可能是缓冲剂溶液。适当的流体贮存器的实例包括但不限于可变形挤 压球状物、注射器或者可折叠的褶绉球状物。合适的注射器的实例包 括BD HyPak注射器，所述BD HyPak注射器可商购自由位于 Franklin Lakes, New Jersey的Becton Dickinson公司。在图 1 中，流 体贮存器26表示为带按扣阀门32 (已折断)的可变形挤压球状物。 化验所采用的缓冲溶液类型由多个因素决定，包括用设备10来检测 的分析物。流体贮存器26被定位成与中空轴28的近端28A选择性流体连通。"选择性流体连通"表明存在一个阀门、 一个活塞(诸如 在注射器中)或设备操作员激活的其它部件将布置在流体贮存器26中的流体引入样本采集装置24的中空轴28中。将流体释放到样本 采集装置24的中空轴28中会将附着到多孔介质30上的样本洗脱 出来，并生成洗脱样本。当设备10处于其样本制备取向(图1)时，准备材料样本以便 于检测。根据本发明的示例性实施例，当设备10处于其样本制备取 向时，将一个样本引入设备10中。具体地讲，样本采集装置24 (其 已通过多孔介质30收集到一个样本)被引入壳体14的开口 15中。 随后通过释放流体贮存器26中保留下来的流体，将所述样本从样本 采集装置24的多孔介质30上洗脱出来。所得的洗脱样本18 (在图 1中表示为保留在腔室16中)沿第一流动路径在设备中流动，当设 备10处于其样本制备取向时会出现这种情况。从样本采集装置24 到腔室16形成第一流动路径。因此，当设备10处于其样本制备取 向时，样本采集装置24和腔室26相互流体连通。在第一示例性实施例中，放置洗脱样本18中存在的任何分析物 与适于和该分析物进行反应的试剂相接触。优选地对该试剂进行脱水， 以便在设备10存储期间使试剂保持稳定。在示例性实施例中，于腔 室16内布置已脱水的试剂，然后在腔室16中使其复原。在腔室16 中与己脱水的试剂相接触之后，洗脱样本18使该试剂复原以使其重 新活化。洗脱样本中存在的试剂和分析物(如果有的话)在腔室16中 进行反应。操作员可以通过摇动设备10 (例如摇晃设备10或涡旋式 混合腔室16的内容物)来加速或换句话讲协助反应过程。在替代实施例中，脱水试剂可被布置在设备内的任何合适位置。 例如，可在腔室16上游的壳体14(即沿腔室16前的第一流动路径) 布置已脱水的试剂。作为选择，可在设备10外部使试剂复原并通过 样本采集装置24的中空轴28将试剂注入设备10中。图2示出双腔室组件40，该双腔室组件40可让流体42和试 剂44在操作员启动混合过程之前保持分隔。双腔室组件40提供一 个替代实施例，用于提供流体26以将材料样本从样本采集装置24 中洗脱出来。如所示，双腔室组件40包含注射器46 (用以保留流体 42)和试剂隔室48。适配器50 (如所示)连接到试剂隔室48和注 射器46以便将试剂隔室48和注射器46流体连接。注射器46包 含一个活塞件52。下压注射器46的活塞件52以使得流体42从注 射器46流到试剂隔室48中。随后可以摇动试剂隔室48以协助已 脱水的试剂44进行溶解。已脱水的试剂44在流体42中溶解之后， 借助于由活塞52启动的真空操作，可以使试剂隔室48的内容物回 退到注射器46中。此后，可以将试剂隔室48和适配器50从注射 器46上拆下来，并可将注射器46的内容物(即试剂和流体溶液) 引入样本采集装置24的中空轴28中。通常，试剂和分析物反应的位置取决于布置试剂的位置。然而， 优选的是当设备10处于其样本制备取向时，分析物与试剂进行反应， 因为如先前所述，在间接化验中，与测试装置进行反应的是该试剂。给予充分时间让试剂和洗脱样本18中存在的任何分析物进行反 应之后，可将设备10从其样本制备取向(图1)移到其测试取向(图 3A)。图3A为处于其测试取向的设备10的第一示例性实施例的侧 视图。设备10已经从其样本制备取向朝着其测试取向旋转约90度 (其中在图1和3中，成直角的x-z坐标提供一个参考点)。在设备10的测试取向中，腔室16、槽21以及测试装置20被 成形为具有不同的z坐标，其中腔室16的z坐标最大，测试装置 的z坐标最小。作为从腔室16朝着测试装置20逐渐向下倾斜的结 果，形成从腔室16到测试装置20的第二流动路径。在示例性实施 例中，借助于重力，洗脱样本18从腔室16流向测试装置20。如先前所讨论，吸收材料22还可有助于促进流体通过测试装置20。在替代实施例中，使用其它设备促进洗脱样本18从腔室16流向测试装 置20。将设备10移到其测试取向10后，洗脱样本18会沿第二流动 路径从腔室16流动，通过槽21，然后与测试装置20相接触。在第 一示例性实施例中，槽21包括微流体元件，该微流体元件用于控制 从腔室16到测试装置20的流体流动。测试装置20可能需要流体 以特定速度或以低于该特定速度的速度从测试装置20流过，以便于 流体中的分析物或试剂与测试装置20进行反应。在示例性实施例中， 使用间接化验，因此和测试装置20进行反应的是流体中的试剂。多 个微流体元件可能有助于控制该流体流通过测试装置20。给予充分时间让任何剩余试剂(即未与分析物进行反应的试剂) 与测试装置20进行反应之后，操作员(或机器)可在窗口 23中读 取测试结果，通过窗口 23可看到测试装置20。反应时间取决于许多 因素，包括分析物和/或试剂的类型。或者，窗口 23可以位于设备10 上的任何适当位置。当然，窗口 23可能需要位于测试装置20旁边， 以便于测试装置20在窗口 23中可见。测试装置20提供一个可视标记，表明使用样本采集装置24收 集的材料样本中是否存在分析物，并且在一些实施例中，测试结果表 明分析物的量。在第一示例性实施例中，测试装置20为比色传感器， 它可包含例如聚乙二炔材料，如美国专利申请公开No. 2004/0132217 Al和美国专利申请序列No. 60/636,993 (该专利提交于2004年12 月17日)中所述，这两项专利的名称均为"COLORIMETRIC SENSORS CONSTRUCTED OF DIACETYLENE MATERIALS (由二乙 酰基材料构造的比色传感器)"。在示例性实施例中，测试装置20的颜色与颜色编码方案相对应。测试装置20可提供或不提供颜色变化，着取决于材料样本中是否存在分析物。使用者可通过窗口 23观察该颜色变化。还可将颜色变化分级，以指示分析物的含量。例如，分析物的量可通过一个对应"低 含量"、"中等含量"或"高含量"的颜色梯度来指示。在一些实施例中，设备10包括一个示出颜色编码方案的标签，操作员可将窗口 23中的所得颜色与该标签进行比较。在其它实施例中，肉眼无法观察 到该颜色变化。在那种情况下，使用机器或电子读出器(例如光度计) 来检测颜色变化。替代实施例中可用到其他测试装置。例如，设备10 可结合一个测试装置，其测试结果标记通过被分析的介质的pH值变 化或其它一些特性变化来表征。虽然图1和3A示出的第一示例性设备10被成形为仅能接收 一个样本采集组件，但是可以对设备10进行改进，以使其接收多个 样本采集组件。图3B示出设备替代实施例的示意图。如图所示，设 备100被构造成接收第一样本采集组件102和第二样本采集组件 104。设备100包含第一腔室106和第二腔室108，这两个腔室相互 分隔。第一腔室106被构造成从第一样本采集组件102接收洗脱样 本110，而第二腔室108被构造成从第二样本采集组件104接收洗 脱样本112。可能必需有多个腔室106和108，才能将从每个样本采 集组件102和104洗脱出来的样本分隔开。设备100包括与每个腔 室106和108流体连通的单独的槽和测试装置(未示出)，其中每 个通道和测试装置可与图1示出的槽21和测试装置20相似。每个 测试装置可能适于检测不同分析物。设备100可用于检测材料样本中 的多种分析物，并且检测操作可基本同时进行。图4为由设备60示出的本发明第二示例性实施例。设备组件 60包括基座62和指示顶盖66。基座62包括第一末端62A和第二 末端62B，第一末端62A和第二末端62B被定位在基座62的相对 两侧。基座62的第一末端62A被构造成交替接收指示顶盖66和一 个样本采集组件64。基座62的第二末端62B包括底部表面63，相对于放置基座62的大致水平表面，底部表面63被成形为以大致竖 式取向来支承基座62。定时器61可连接到基座62。定时器61可 协助设备操作员设定试剂和分析物之间的反应时间，这一点将在下文 中讨论。在替代实施例中，设备组件60不包含定时器。在那些实例 中，操作员可提供自己的定时器。如先前所述，样本采集组件64包括一个样本采集装置68，该装 置可以是任何适当设备或组件。在示出的实施例中，样本采集装置68 与图1和3A中的样本采集装置24相似。具体地讲，样本采集装置 68为一药签，所述药签包括中空轴70，所述中空轴70包括近端70A 和远端70B，其中多孔介质72连接到中空轴70的远端70B。多孔 介质72被定位成在中空轴70的远端70B上面，中空轴70至少包 括一个开口，通过该开口，流体76可从中空轴70的第二末端70B 中通过，然后与多孔介质72相接触。样本采集组件64包括流体贮存器74。流体贮存器74被定位成 与样本采集装置68的中空轴70的第一末端70A选择性流体连通。 流体贮存器74保留流体76，将流体76从流体贮存器74释放之 后，流体76从样本采集装置68的多孔介质72中洗脱出材料样本。在图4中，流体贮存器74为一注射器，其中流体76保留在流 体贝亡存器74中，可下压活塞件74A以便将流体76从流体贮存器 74中释放出来。图5针对图4的设备示出一个样本采集组件80的 替代实施例，其中流体贮存器74已由流体贮存器75所取代。在图5 示出的替代实施例中，流体贮存器75为一个可变形挤压球状物，该 球状物包括一个阻截嘴77以控制流体78流出流体贮存器75。请注 意，如图5所示，样本采集组件80并未完全引入基座62的开口 82 中。在其它替代实施例中，流体贮存器74为一可折叠的褶绉球状物，或另一类型的贮存器，和可变形挤压球状物相比，该贮存器可在更大 压力下有选择地释放流体。为了将更多材料样本从样本釆集装置68的多孔介质72中洗脱出来，可能需要更大的压力。某些分析物可能更敏感，可能需要更大量的分析物以便使测试装置能够将它们检测出 来。在那些情况下，优选的是使用能够以更大压力释放流体的注射器或其它装置来释放流体76，流体76将材料样本从多孔介质72中洗 脱出来。现在返回图4，指示顶盖66包括凸起66A，凸起66A被成形 为贴合在定位于基座62的第一末端62A的开口 82内，从而可使指 示顶盖66连接到基座62。当然，只有将样本采集组件64从基座62 上拆卸掉之后，指示顶盖66才会连接到基座62。指示顶盖66的底 部部分(或"内面")66B被成形为相对于放置指示顶盖66的大致 水平表面，以大致竖式取向来定位基座62。这样，指示顶盖66和基 座62的底部表面63具有相似的功能，即相对于一个大致水平表面 来支承基座62。指示顶盖66包括与图1和3A中的槽21和测试装置20相 似的槽和测试装置(未示出)。优选的是，该测试装置提供测试结果 的可视标记，可通过窗口 S4(在图9中示出，图9为指示顶盖66的 内面66B的视图)看到该可视标记。在示例性实施例中，通过间接化 验检测分析物，测试装置是一个比色传感器。该比色传感器可与上面 参考图1和3A的测试装置20所描述的比色传感器相似。指示顶盖 66包含一种吸收材料来创建芯吸操作以促使流体通过测试装置，而不 是如在设备10中那样将槽21和测试装置20定位在一个向下斜坡 上。下面将参考图8对此进行描述。本发明可用于检测材料样本中的分析物。在材料样本测试的样本 制备阶段，当基座62处于样本制备取向(图4中示出)时，从样本 采集装置68中洗脱出一个材料样本。使用样本采集装置68采集材料样本。操作空轴70以使多孔介质72与样本源相接触，从而使材 料样本附着到多孔介质72上。釆集到样本之后，可将样本采集组件 64引入基座62的开口 82 (图5中示出)中。可下压如图4所示 的活塞件74或阻截嘴77，以便从流体贮存器74或75中释放出流 体76或78，并将流体76或78引入样本采集装置68的中空轴 70中。流体76在中空轴70中流过，然后与样本采集装置68的多 孔介质72相接触。当流体76通过多孔介质72时，从多孔介质72 中洗脱出至少一些材料样本，从而生成"洗脱样本"86 (图6所示)。洗脱样本86在第一流动路径中通过基座62，第一流动路径由处 于其样本制备取向的基座62所形成。如图6所示，洗脱样本86'保 留在基座62中，基座62形成一个流体腔室。如先前所讨论，当基 座62处于其样本制备取向时将洗脱样本86与试剂混合，从而生成 图7中所示的洗脱样本86'。该试剂和洗脱样本86可能需要最少 的时间进行反应。反应时间可由定时器61监控，定时器61可包含 一个预布置的倒数计秒定时器或者可由操作员来布置该定时器。如第 一示例性实施例一样，操作员可以搅拌试剂和洗脱样本86以协助试 剂和分析物之间的反应。可以手动搅拌也可通过机器(诸如涡旋搅拌 器)进行。在基座62中保留洗脱样本86'之后，从基座62的开口 82中 拆卸掉样本采集装置68，并可将指示顶盖66连接到基座62的开口 82。图7示出基座62 (仍处于其样本制备取向)和指示顶盖66，其 中指示顶盖66的凸起66A与基座62的开口 82对齐。如图7-8示出的那样，指示顶盖66的凸起66A被构造成与开 口 82贴合。指示顶盖66连接到基座62之后，可将基座62从其 样本制备取向移到其测试取向，这一点在图8中示出。具体地讲，旋 转基座62约180度，以使得基座62的第二末端62B的z坐标比 第一末端62A的z坐标大(参见图7和8中的成直角的x-z坐标)。在测试取向中，指示顶盖66支承基座62。在样本制备取向中， 在基座62中布置的洗脱样本86'不可能与指示顶盖66相接触， 因此，通常只有当基座62处于其测试取向时，测试阶段才能开始。 由于设备操作员可以手动将基座62在其样本制备取向和其测试取向 之间移动，因此本发明允许操作员控制测试阶段的开始时间。将基座62移到其测试取向之后，洗脱样本86'开始通过指示 顶盖66中的槽(图8中未示出)，其中该槽提供一个流动路径，以 便流体流到测试装置(图8中未示出)中。测试装置被定位在所述槽 和吸收材料之间，并且吸收材料(未示出)通过芯吸操作帮助创建通 过测试装置的流体流。图9示出指示顶盖66的内面66B，内面66B包括窗口 84和 色码图表88。洗脱过的流体86'流过在指示顶盖66中布置的测试 装置并与之进行反应之后，使用者可在窗口 84中观察测试结果。与 图3A的窗口 23相似，通过窗口 84可看到一个比色传感器(或者 其它测试装置)。操作员随后可对窗口 84中出现的颜色与色码图表 88进行比较以解释测试结果。色码图表88中的每个圆圈可为不同颜 色或不同强度的颜色色调，其中每种颜色或色调都代表不同的测试结 果。这样，操作员可以选择与窗口 84中出现的颜色最接近的色码图 表88中的圆圈，以便确定测试结果。如果使用另一测试装置，例如 该测试装置会输出符号或pH，则可相应地对色码图表88进行修改以 示出每个符号、pH或其它标记所代表的含义。虽然指示顶盖66的内面66B、窗口 84和色码图表88在图8 中表示为圆形，但指示顶盖66、窗口 84和色码图表88可以是任何 合适的形状。此外，在替代实施例中，窗口 84和/或色码图表88可 在指示顶盖66或基座62上的另一合适的位置。如图1和3A的第一示例性设备10 —样，可改进设备组件60以适应一次测试多个材料样本，和/或一次检测多个分析物。尽管本发明参考优选的实施例进行描述，本领域的技术人员应该 认识到，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可进行形式上和细 节上的修改。本文引用的专利公开说明书、专利文献和出版物全文以引用方式 并入，如每个都单独引入一样。在不脱离本发明的范围和精神的前提 下，对本发明的各种改进和改变对于本领域技术人员将是显而易见的。 应该理解，本发明不限于以上提供的示例性实施例和实例，上述实例和实施例仅以举例的方式提出，而且本发明的范围仅受以下所附的权 利要求书的限制。
权利要求
1.一种检测材料样本中分析物的设备，所述设备包括壳体，其包括被构造成接收包含材料样本的样本采集装置的开口；被构造成接收样本采集装置中的洗脱样本的腔室；测试腔室，其包括适于检测分析物的测试装置；以及通道，其将被构造成接收洗脱样本的腔室与测试腔室连接，并被取向为当设备处于第一取向时提供从第一腔室到测试腔室的流体流，以及当设备处于另一取向时限制流体流到达测试腔室。
2. —种处理材料样本的设备，所述设备包括基座，其在第一末端具有适于接收样本采集装置的开口，并具有 与该开口隔开的腔室；和可拆卸的指示顶盖，其包括可连结到基座第一末端开口的测试装 置，以测试腔室内材料样本中的分析物。
3. 根据前述任一项权利要求所述的设备，其中测试装置包括提供 测试结果可视标记的比色传感器。
4. 根据权利要求3所述的设备，其中比色传感器包含聚二乙炔 材料。
5. 根据权利要求1、 3或4所述的设备，其中所述将被构造成 接收洗脱样本的腔室与测试装置连接的通道包含至少一个微流体元 件。
6. 根据权利要求1、 3、 4或5所述的设备，其中测试腔室包含 吸收材料。
7. 根据前述任一项权利要求所述的设备，其中该设备还包括被构造成接收洗脱样本的第一和第二腔室以及包含第一和第二测试装置的 第一和第二测试腔室，所述第一和第二腔室各自通过通道而连接到第 一和第二测试腔室，该通道被取向为当设备处于第一取向时提供到第 一和第二测试腔室的流体流，以及当设备处于另一取向时限制流体流 到达第一和第二测试腔室。
8. 根据前述任一项权利要求所述的设备，其中该设备被构造成同 时进行至少两项化验，其中第一项化验适于检测第一分析物，第二项 化验适于检测第二分析物。
9. 根据前述任一项权利要求所述的设备，该设备还包括适于与所述分析物进行反应的试剂，其中该试剂被布置在所述设备中。
10. 根据权利要求1所述的设备，该设备还包括适于与分析物进行反应的试剂，其中该试剂被布置在通道中。
11. 根据前述任一项权利要求所述的设备，其与样本采集装置组 合，该样本采集装置包括-中空轴，在该中空轴的远端具有多孔介质；以及 流体贮存器，其可连结到中空轴的近端以提供流体流，从而洗脱 出材料样本。
12. 根据权利要求11所述的设备，其中样本采集组件包括流体 分配器，该流体分配器选自挤压球状物、注射器和可折叠的褶绉球状 物。
13. 根据权利要求2所述的设备，该设备还包括连接到基座的定 时器。
14. 根据权利要求2所述的设备，其中指示顶盖还包含吸收材料，其中测试装置被布置在槽和该吸收材料之间。
15. 根据权利要求1所述的设备，其中沿通道至测试腔室的流动 路径是倾斜的。
16. 根据权利要求1所述的设备，其中包括被构造成接收洗脱样 本的腔室和测试腔室的壳体通常为"U"型。
17. 根据权利要求1所述的设备，其中测试腔室位于被构造成接收洗脱样本的腔室和具有吸收材料的腔室之间。
18. —种检测材料样本中分析物的方法，所述方法包括 将材料样本从样本采集装置洗脱到设备的腔室中；以及 旋转该设备至少90度，并使用测试装置测试洗脱样本。
19. 根据权利要求18所述的方法，其中将所述设备旋转约卯度。
20. 根据权利要求18所述的方法，其中将所述设备旋转约180度。
21. —种检测材料样本中分析物的方法，所述方法包括 将材料样本从设备第一末端的样本采集装置中洗脱出来以形成洗脱样本；将样本采集装置从所述设备上拆卸下来； 将测试装置连接到所述设备第一末端的开口；以及 对所述设备进行操控以使得洗脱样本与测试装置相接触。
22. 根据权利要求18、 19、 20或21所述的方法，还包括在测 试洗脱样本之前将该洗脱样本与试剂结合。
23.根据权利要求21所述的方法，其中操控所述设备的步骤包 括旋转测试装置和所述设备约180度。
全文摘要
一种检测材料样本中分析物的设备，其包括从样本采集装置接收洗脱样本的腔室和适于检测分析物的测试腔室。设备组件的至少一个部分在样本制备取向和测试取向之间是可移动的。
文档编号B01L3/00GK101278183SQ200680036725
公开日2008年10月1日 申请日期2006年8月2日 优先权日2005年8月2日
发明者G·马可·博马里托, 伯纳德·A·冈萨雷斯, 拉里·H·道奇, 斯科特·A·伯顿, 杰弗里·D·史密斯 申请人:3M创新有限公司