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CN106062531B - 用于对液体样品内粒子的特性进行光学测量的试管组件 - Google Patents

用于对液体样品内粒子的特性进行光学测量的试管组件 Download PDF

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CN106062531B CN201480066639.8A CN201480066639A CN106062531B CN 106062531 B CN106062531 B CN 106062531B CN 201480066639 A CN201480066639 A CN 201480066639A CN 106062531 B CN106062531 B CN 106062531B
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Abstract

本发明是用于对多个液体样品内的粒子的至少一个特性进行光学测量的试管组件。所述试管组件包括具有内壁和外壁的主体，和位于所述主体内且至少部分地由所述内壁限定的多个试管。所述多个试管中的每一个都具有液体输入室、过滤器和光室，所述液体输入室用于接收所述多个液体样品中的相应的一个液体样品，所述光室用于接收由使所述多个液体样品中的相应的一个液体样品穿过所述过滤器而造成的相应的被过滤的液体样品。每个所述光室都包括入口窗和出口窗，所述入口窗使输入光束能够通过所述被过滤的液体样品传输，所述出口窗用于传输由所述被过滤的液体样品内的粒子造成的向前散射信号。

Description

用于对液体样品内粒子的特性进行光学测量的试管组件
版权声明
本专利文件的部分公开内容可能包含受版权保护的材料。版权所有人不反对任何人按照其在美国专利和商标局的专利文档或记录中的形式对本专利文档或专利公开内容进行复制，但是在其它方面保留所有版权。
技术领域
一般地，本发明涉及含液样品的光学测量领域。具体地，本发明涉及具有用于容纳样品(例如液体样品等)的多个腔室的试管组件，所述样品将通过与所述腔室相关联的窗口由光学测量进行评估。
背景技术
分析研究和临床试验领域的许多应用利用光学方法来分析液体样品。在这些方法中，包括吸光度测量、混浊度测量、荧光/发光测量以及光散射测量。激光散射是最灵敏的方法之一，但是其实施会非常具有挑战性，特别是在分析这样的生物样品时：其中，介质中的悬浮粒子是相对透明的。在这种情况下，大多数散射过程发生在靠近入射激光束的向前方向。为了检测向前散射信号，需要入射光束的高消光。
液体内通常需要评估的一个粒子是细菌。通常检查例如尿液、羊膜液、胸膜液、腹膜液和脊髓液等生物液体是否存在细菌。在常见的分析方法中，细菌的培养会是耗时的并且涉及置于培养器内的细菌生长片的使用。通常，实验室结果花费数天来确定对象液体是否被细菌感染。
在一些系统中，已经使用试管来接收液体样品，然后通过输入光束透过试管并且观察向前散射信号对样品进行光学测量。有关液体内细菌的检测，已经使用这些器件。然而，上述试管不利于商用大规模生产。现有技术中的这些试管也不具有使操作者易于使用的用户友好特征。此外，现有技术中的这些试管缺乏允许液体样品容易地经过过滤器流入光室的机构。
因此，需要一种改进型试管，其容易大规模生产，使操作者易于使用且更容易将液体样品经过过滤器送进光室。
发明内容
本发明是用于对多个液体样品内的粒子的至少一个特性进行光学测量的试管组件。所述试管组件包括具有内壁和外壁的主体，并且所述主体内的多个试管是至少部分地由所述内壁限定。所述多个试管中的每一个试管都具有用于接收所述多个液体样品中的相应的一个液体样品的液体输入室、过滤器以及光室，所述光室用于接收由使所述多个液体样品中的相应的一个液体样品穿过所述过滤器而造成的相应的被过滤的液体样品。每个光室都包括入口窗和出口窗，入口窗使输入光束能够通过过滤液体样品传输，出口窗用于传输由所述被过滤的液体样品内的粒子造成的向前散射信号。
在另一个方面，本发明涉及用于对多个液体样品内的粒子的至少一个特性进行光学测量的试管组件。试管组件包括具有多个开口的主体。每个开口各自接收多个液体样品中的一个相应的液体样品。所述多个开口分别通向相关联的液体输入室，所述液体输入室与相关联的光室流体连通。每个光室都具有入口窗和出口窗，所述入口窗使输入光束能够通过所述液体样品传输，所述出口窗用于传输由各所述液体样品内的粒子造成的向前散射信号。所述试管组件还包括多个单独的封盖机构。每一个所述封盖机构与所述多个开口中的相应的一个开口相关联。每一个所述封盖机构能够从用于接收各液体样品的初始打开位置移动至用于抑制来自相关联的液体输入室的泄漏的关闭位置。
在又一个方面，本发明是用于对多个液体样品内的粒子的至少一个特性进行光学测量的试管组件。所述试管组件包括：具有内壁的主体，所述内壁至少部分地限定用于分别接收所述多个液体样品中的相应的一个液体样品的多个光室。每个光室都包括入口窗和出口窗，入口窗使输入光束能够通过各液体样品传输，出口窗用于传输由各液体样品内的粒子造成的光学信号。所述主体还包括相对于输入光束的中心轴成角度的下表面。第一对配准结构与所述主体的成角度的所述下表面相关联。所述第一对配准结构用于与和产生输入光束的光源相关联的仪器中的平台上的对应的一对配准特征件配合。
在又一个方面，本发明是用于对多个液体样品内的粒子的至少一个特性进行光学测量的试管组件。所述试管组件包括多个试管。所述多个试管中的每一个都具有用于接收多个液体样品中的相应的一个液体样品的液体输入室、过滤器以及用于接收来自所述过滤器的相应的被过滤的液体样品的光室。每个光室都包括排气孔，当所述被过滤的液体样品进入所述光室时，所述排气孔使迁移的气体能够逸出。
在又一个方面，本发明是用于对多个液体样品内的粒子的至少一个特性进行光学测量的试管组件。试管组件包括多个试管。所述多个试管中的每一个都具有用于接收多个液体样品中的相应的一个液体样品的液体输入室、过滤器以及用于接收来自所述过滤器的相应的被过滤的液体样品的光室。试管组件包括接收施加于所述液体输入室内的液体样品的压力的端口以迫使样品通过所述过滤器且进入所述光室。或者，试管组件包括与所述光室相关联的用来施加吸力(或真空)的端口以使所述被过滤的液体样品通过所述过滤器且进入所述光室。
在另一个方面，本发明是用于对多个液体样品内的粒子的至少一个特性进行光学测量的试管组件。所述试管组件包括位于试管组件的主体内的多个试管。所述多个试管中的每一个都具有用于接收所述多个液体样品中的相应的一个液体样品的液体输入室和用于接收来自相关联的所述液体输入室的相应的液体样品的光室。每个光室都包括入口窗和出口窗，所述入口窗使输入光束能够通过液体样品传输，所述出口窗用于传输由液体样品内的粒子造成的光学信号。至少一个窗组件附接至主体，所述窗组件包括(i)多个所述光室的所有所述入口窗，或者(ii)多个所述光室的所有所述出口窗。
在另一个方面，本发明是用于对多个液体样品内的粒子的至少一个特性进行光学测量的试管组件。所述试管组件包括多个试管。所述多个试管中的每一个都具有用于接收所述多个液体样品中的相应的一个液体样品的液体输入室和用于接收来自相关联的所述液体输入室的相应的液体样品的光室。每个光室都包括入口窗和出口窗，所述入口窗使输入光束能够通过液体样品传输，所述出口窗用于传输由液体样品内的粒子造成的光学信号。每个试管都预装载有用于与位于该试管内的液体样品混合的一个或多个化疗效应物。
鉴于参照附图对各实施例进行的详细说明，本发明的额外各方面对本领域普通技术人员而言将是显然的。下面提供附图的简要说明。
附图说明
图1示意性地图示了经过根据本发明的试管组件的一个试管的液体输入室和光室截取的截面图。
图2是图1的试管组件的俯视平面图。
图3是根据本发明的具有多个腔室的试管组件的另一个实施例的分解图。
图4是图3的试管组件的立体图，其中第一光室以及关联的液体输入室被图示为截面图。
图5是沿着图7的线5-5截取的出口窗组件的横截面图。
图6是图3的试管组件的对透过入口窗的输入光束进行响应的一个光室的示意图。
图7是图4的试管组件的分解图，示出了试管组件底部的各种对准和配准特征件。
图8图示了配准在平台上的图4的试管组件，该平台通常位于光学测量仪器内。
图9图示了具有防污膜的试管组件，所述防污膜位于试管组件的上部结构的上方。
图10图示了根据本发明的试管组件的又一个实施例，其包括位于试管组件开口正下方的易碎膜。
图11图示了根据本发明的试管组件的又一个实施例，其包括有助于迫使上部的液体输入室内的液体通过过滤器以使其进入下部的光室的手动泵。
图12示意性地图示了根据本发明的试管组件的一个应用，其中，单个试管组件包含对照样品和四个不同的药物样品或者包含对照样品和四个不同剂量的单种药物样品。
虽然本发明容许各种变型和替代形式，但是将在附图中以示例的方式示出具体实施例，并且将在本文详细说明这些具体实施例。然而，应理解，本发明不是意在被限制于所公开的特定形式。相反，本发明旨在覆盖落入由随附权利要求限定的本发明实质和范围内的所有变型例、等同例和替代例。
具体实施方式
将基于如下的理解在本文中详细说明附图：本发明的公开内容被认为是本发明原理的例证，而不是意在将本发明的宽泛方面限于图示的实施例。为了本详细说明的目的，文中的单数包括复数，且反之亦然(除非明确否认)；词语“和”和“或”应当既是连接词又是转折词；词语“所有”意思是“任何及所有”；词语“任何”意思是“任何及所有”；且词语“包括”意思是“包括但不限于”。
图1和图2示意性地图示了根据本发明的试管组件10的第一实施例。如图2所示，试管组件10包括由试管组件10的主体的下部13的内外壁限定的五个光室12a、12b、12c、12d、12e。如图1所示，液体输入室14位于各个光室12的上方且也由试管组件10的主体的上部15的内外壁限定。各液体输入室14及其相关联的光室12形成单独的试管。试管组件10优选由聚碳酸酯、聚苯乙烯或ABS等塑性材料制成，并且优选是一次性使用的。
试管组件10的光室12包括入口窗16和出口窗18。光源20(例如激光等)提供输入光束(实线)，输入光束从入口窗16开始传递，穿过光室12内的液体样品且穿过出口窗18。当液体样品包含粒子时，因输入光束碰撞在液体样品内的粒子上而产生向前散射信号(虚线)并且由传感器22检测所述向前散射信号。向前散射信号提供存在于液体样品中的粒子的特征(例如，数量、尺寸或浓度)，这有助于诊断应用、医学应用、非医学应用和研究应用。在一个特别有用的应用中，粒子是细菌，通过在7961311和8339601号美国专利中大致说明的各种技术能够对其检测和计数，这两件专利都是被共同拥有的且将它们的全部内容以引用的方式并入本文。
从图1至图2看出，主体的下部13内的光室12具有在水平和垂直平面中的倾斜壁(angled wall)。倾斜壁提供大致为圆锥形的光室，该光室具有与出口窗18相比更小的入口窗16，以使光能够在不碰撞壁的情况下从入口窗16扩散。在一个实施例中，相对的两个倾斜壁在12°至16°之内与输入光束平行(即，各垂直壁和水平壁在光室12中心轴的约6°至8°内)。此外，有角度的“光陷阱”可能被装入光室12的倾斜壁以捕捉、吸收和/或包含来自窗16、18或壁面的内部光反射。
分别位于光室12端部的窗16、18对输入光束是透明的。窗16、18薄(小于1mm)且以一定的角度倾斜以确保窗16、18的表面不垂直于输入光束，以此减小可能对传感器22处的对向前散射信号的测量产生干扰的回归反射。窗16、18能够在相同或不同的平面内成角度。窗16、18能够是玻璃或塑料，也能够是塑料膜。它们必须具有低的表面粗糙度(优选地，表面微粗糙度均方根值小于100埃)和最少的将会产生散射的内含物，这样的散射也会干扰传感器22处的对向前散射信号的测量。
关于液体样品从试管组件10的上部15到下部13的传输，液体样品最初位于液体输入室14内，然后通过过滤器32(例如，渗透膜32)进入光室12。过滤器32去除特定尺寸的粒子，例如通过过滤排除大于细菌的粒子以达到约0.01mm(约10微米)以下的尺寸，仅留下一定尺寸的粒子存在于位于光室12的过滤液体样品中。试管组件10内的中间隔板30支撑过滤器32且包括一组开口，这些开口允许被过滤的液体样品从液体输入室14进入光室12。可替代地，中间隔板30可以具有这样的开口：这些开口的尺寸和形状能够提供足够的过滤以此避免需要额外的过滤器32。
试管组件10还可以包括位于主体的上部结构38的开口40下方的箔或易碎膜34(或一次性使用的易碎特征件)以在试管组件10被使用之前密封液体输入室14的内部。箔或易碎膜34可以被将液体样品注入液体输入室14的标准移液管、注射器尖端、尖锐插管或其它管刺破或移位。箔或易碎膜34用来保护使用前的液体输入室14和光室12的内部的完整性或无菌性，并且也为用户提供篡改证据或使用证据。易碎膜34也可以是弹性或橡胶材料以使它可以被尖锐插管刺破，但是被刺破后仍然将液体样品保留在液体输入室14的内部和易碎膜34的下方。可能包含有为钝插管接入而存在的多个机构(例如，用于无针输液器的机构等)以使液体样品能够传输至液体输入室14的内部。例如，这些机构可以包括安装于管状体中的可滑动或可变形的橡胶元件，该元件内具有裂缝或开口，所述裂缝或开口通过被注射器鲁尔接头(luer taper)移位而被迫打开。它们也可以包括能够通过被钝插管移位而从密封圈发生位移的弹簧负载提升阀或可运动元件，或能够被钝插管强迫打开的“鸭嘴”收缩橡胶管。
中间隔板30也可以有助于形成从光室12至液体输入室14的上部区域的排气孔(未在图1至图2中示出)，以有助于一旦收到过滤液体样品就排放从光室12排出的空气(或其它气体)。也可以存在这样的特征件：其通过液体输入室14的壁将该排气孔连接至试管组件10外部的装置以将真空施加于光室12，以促进通过过滤膜32和/或中间隔板30的液体运动，所述特征件在图9中被更加详细示意出。此排气孔可以是小的(例如，直径小于3mm或小于1mm)或包括限制部或孔径，以使通过排气孔被真空拉出的液体遭受大的流阻(背压)，所述流阻(背压)能够由真空装置检测以表示光室12被装满且停止施加真空。一旦被过滤的液体样品位于光室12内，就可以启动与光源20和传感器22关联的光学测量。
在液体样品已经经由开口40被引入液体输入室14之后，为了保持位于试管组件10内的液体样品，封盖机构42与试管组件10的各液体输入室14关联。封盖机构42优选是一次性使用的滑动封盖，其优选在从最初的打开位置(实线)运动至关闭位置(虚线)后提供锁定特性。滑动封盖机构42可以具有装入其中的棘轮或棘爪器件以将滑动封盖机构42锁定在上部结构38上的关闭位置，从而确保试管组件10仅使用一次。滑动封盖机构42也用作使用的证据。滑动封盖机构42优选包括擦拭特征件(wiping feature)以确保用于抑制或阻止液体从液体输入室14泄漏的液密封盖。滑动封盖机构42及关联的擦拭特征件也确保了：在滑动封盖机构42处于关闭位置后，外部污染物不会被引入液体输入室14。此外，滑动封盖机构42优选具有这样的构造：被制造为使移液管或装载管适于阻止所述管周围的液体或气体泄漏，或被制造为当管被从开口40取出时擦拭管的端部。可替代地，封盖机构42能够是具有锁定遮盖或卡扣特征件的铰链封盖，其也用来确保一次性使用且也用作使用的证据。铰链封盖机构也优选在被关闭时是液密的。
图3至图7图示了与图1至图2的试管组件10类似的试管组件110的另一个实施例，其中，现在以100系列的参考符号来标示类似的结构。首先参照图3至图4，试管组件110包括四个单独的试管，每个都包括光室112和液体输入室114。与前述的实施例一样，试管组件110的主体的下部113的内外壁限定光室112。例如，第一光室112部分地由下部113的侧外壁、内壁和底壁以及入口和出口窗116、118限定。关联的液体输入室114部分地由试管组件110的主体的上部115的侧外壁、内壁和前后一对外壁限定。
四个入口窗116中的每一个都是附接至试管组件110的主体的下部113的入口窗组件117的一部分。同样，四个出口窗118中的每一个都是出口窗组件119的一部分，该出口窗组件119与入口窗组件117相对地附接至主体的下部。换言之，本发明构思出提供输入光束分别进入所有四个光室112的传输这样的单件整体光学结构，以及提供向前散射信号分别从各光室112离开的出口的单件整体光学结构。主体的下部113包括结构凹槽，其与窗组件117、119上的相应结构配合以在装配试管组件110时将它们配准在适当的定位中。
试管组件110内的中间隔板130将限定四个光室112的下部113与限定液体输入室114的上部115隔开。中间隔板130被示出为下部113的一部分(尽管它可以是上部115的一部分)，并且包括四组分离的开口，这些开口允许液体从液体输入室114流入关联的光室112。所述开口能够是允许液体流动的各种形状。如所示，从入口窗116到出口窗118，开口逐渐变长，这是因为光室112的形状在相同的方向上面积增大。此外，过滤器132置于中间隔板130上，使得同一过滤器132用于四个区域中的每一个。当同一过滤器132用于所有四个区域时，上部115的内壁必须对过滤器132提供足够的压力以防止相邻的液体输入室112之间通过过滤器132的交叉液体流动。在又一个替代方案中，不存在过滤器132，这是因为中间隔板130包括适当尺寸的开口来提供液体样品的必要过滤，或者因为液体样品在进入各液体输入室114前经过预过滤。
为了提供液体样品进入试管组件110的初始引入，上部结构138(其附接至试管组件110的主体的上部115)包括与四个液体输入室114相对应的四个开口140。四个滑动机构142位于上部结构138上的四个相应的沟槽144内并且初始被布置于打开位置，以使用户最初利用开口140引入液体样品。滑动机构142均包括一对突起148，其与各相应沟槽144边缘处的相应的侧沟道接合以允许进行滑动动作。在各沟槽144内，存在闩锁斜坡146，当滑动机构142向关闭位置过渡时，滑动机构142在闩锁斜坡146上运动。滑动机构142下面的相应的闩锁147(图4)在闩锁斜坡146上运动，且当滑动机构142已经完全运动至关闭位置时相应的闩锁147创建锁定机构。试管组件110的上部结构138还包括握柄150，其使用户能够在往来于包括有光源20和传感器22的仪器的运送期间容易地抓握试管组件110。
为了有助于在已经将液体样品放置于各液体输入室114内之后密封试管组件110，滑动机构142的与开口140相邻的外周能够被构造为与限定沟槽144的壁紧密配合(或者咬边沟槽144内的沟道)来抑制上部结构138中的开口140周围的任何泄漏。可替代地，弹性塞状结构能够位于滑动机构142的下侧，该结构在开口140内配合以创建密封且抑制泄漏。或者，垫圈能够设置在开口140的周围以对滑动机构142的下侧提供密封效果。
试管组件110的主体的上部115和下部113能够通过各种技术(例如，超声波焊接、热焊接、使用粘合剂或通过介入卡扣配合连接件等)来彼此附接。同样，上部结构138能够通过类似的技术附接至主体的上部115。并且，窗组件117、119能够通过相同的附接技术而被附接至下部113。跨越四个试管的整个试管组件110的宽度尺寸是大概4cm。整个试管组件110的长度尺寸(即，平行于输入光束)是约2cm。整个试管组件110的高度尺寸是约2cm，以使各液体输入室114的高度是约1cm且各光室112的高度是约1cm(然而光室112由于其锥形的形状而具有沿着长度方向变化的高度)。在一些实施例中，各光室112被设计为容纳约1.2至1.5立方厘米(即，约1.2至1.5ml)的液体样品。各液体输入室114被设计为保持稍微多一些的液体样品(例如，1.7至2.5ml)，这些液体样品随后被供给至相应的光室112中。
因为各试管组件110可以用于不同的应用，所以试管组件110可以使用条形码或RFID标签来识别由特定的试管组件110支持的测试类型以及将要获取的其它测量数据。包括光源20和传感器110在内的仪器优选读取RFID或条形码，并且选择软件来在运行对试管组件110的适当的光学测量测试。因此，试管组件110优选包括：识别标签170，其可以包括为试管组件110提供必要编码信息的条形码和/或快速响应码(“QR码”)。也能够使用其它码。具体地，当细菌是液体样品内被检查的粒子时，标签170上的一种码可以为测试提供规程(例如，整个测试期间的温度分布、光学测量的频率、测试的持续时间等)。另一种码可以与所述液体样品采自的患者的信息相关联，该码可以包括一定级别的加密来确保患者数据是保密的。又一种码可以提供试管组件110的零件号或序列号的质保检查以确保试管组件110是可信的和原产的零件，以使不适当的试管不被测试。如果试管组件110仅供一次性使用，那么用于质保检查的码也可以防止它被二次测试(可能在某种类型的清洗后)。
试管组件110还包括排气孔180，其从光室112延伸进入试管组件110的主体的上部115。排气孔180包括从中间隔板130向上延伸的烟囱状部。烟囱状部随后被容纳在上部115中的延伸至开口182的沟道内，开口182在对液体输入室114的上边界进行限定的上部结构138的下方一点通向液体输入室114中。因此，当光室112(经由过滤器132)接收来自液体输入室114的被过滤的液体样品时，最初存在于光室112中的气体(例如，空气)能够被容易地排出。排气孔180也能够通向试管组件110外部的外部环境。
图5图示了沿着图7中的出口窗组件119的线5-5截取的横截面。出口窗组件119包括对应于四个光室112的四个出口窗118。为了有助于使输入光束碰撞在各出口窗118的各表面上时输入光束的反射最小化，各出口窗118相对于输入光束的中心轴是成角度的，该角度为“A”。角度“A”优选是约5°，但是其范围能够是从约2°至约15°。
图6示意性地图示了试管组件110的光室112内的输入光束的效果以及光室112的几何结构。特别地，光源20提供朝着入口窗116传输的输入光束。入口窗116相对于输入光束以一定的角度倾斜以使输入光束朝着试管组件110的中间隔板130向上折射。当输入光束通过光室112内的液体样品时，由于输入光束碰撞液体样品内的粒子而产生向前散射信号(虚线)。由于各种反射和光散射，光室112的上部112a成为与光学测量无关的区域。光室112中的液体样品内存在的粒子的特性(例如，数量、尺寸和/或浓度)的确定仅仅与被传感器22的下部22a接收的向前散射信号相关。如前面提及地，光室112是具有角度“B”的锥形，这样的锥形在出口窗118的方向上提供了光室112的横截面面积的扩大。角度“B”的范围是约12°至16°。
优选地，入口窗116和出口窗118各自分别以锐内角“C”和“D”与中间隔板130相交。假设来自光源20的输入光束基本平行于中间隔板130，那么锐内角有助于减小反射，否则反射会干扰在传感器22的下部22a处接收到的向前散射信号。例如，角度“C”可以是大概85°以使输入光束以约85°的角度碰撞入口窗116以此稍微向上折射，同时提供朝着传感器22的下部22a的最小内反射。类似地，出口窗118的角度“D”是大概89°以此再次使传感器22的下部22a处能够接收到的内反射最小化，同时使传感器22的下部22a处能够接收到的向前散射信号的量最大化。并且，如上面相对于图5所指出的，出口窗118在相对的位置也是成角度的。总之，光室112和窗116、118被构造为使传感器22的下部22a接收到的向前散射信号的量最大化，同时使传感器22的下部22a能够接收到的内反射的量最小化。此外，应注意，输入光束(其与向前散射信号相比具有高得多的强度)离开出口窗118后能够被束流收集器阻挡或衰减以减小或消除输入光束信号在传感器22处的传输。
现在参照图7至图8，试管组件110还包括不同类型的配准特征件以使试管组件110适当地位于用于光学测量的仪器内的配准平台210(图8)上。特别地，试管组件110包括位于试管组件110的下部113的一对侧配准特征件192。此外，试管组件110包括试管组件110的下部113的下表面上的下配准特征件194a和194b。最后，前后壁196a、196b的从下表面向下延伸的下段也用作试管组件110的配准特征件。
参照图8，侧配准特征件192经历与配准平台210关联的台柱上的对应的垂直沟槽212内的滑动配合。此外，下配准特征件194a和194b能够在配准平台210的上表面上的水平沟槽214内滑动。水平沟槽214以接收试管组件110上的下配准特征件194a和194b(图示为突起)的开口的形式终止。最后，前后壁196a、196b的下段之间的距离对应于配准平台210的宽度，以使在前后壁196a、196b与配准平台210的前后边缘重叠的情况下，试管组件110坐装在相邻的台柱之间。
能够从图4和图6最清楚地看出，由于光室112的锥形几何结构，试管组件110的下部113的下表面(其包括下配准特征件194a和194b)相对于试管组件110的上部结构138和来自光源20的输入光束是成角度的。因此，配准平台210的上表面以相反的方式形成有角度，以使当试管组件110被放置在配准平台210上时输入光束能够通常是水平的(且通常是与试管组件110的上部结构138平行的)。然而，应注意，试管组件110能够通过比图7至图8所示的这三种独特的配准特征件更少的配准特征件适当地配准在配准平台210上。
一旦试管组件110适当地坐装在配准平台210上，光源20就能够分别通过试管组件110的四个光室112顺序地发送输入光束，且与各液体样品内的粒子相关联的向前散射信号能够被传感器22顺序地接收。例如，光源20和传感器22能够在接受相邻光室112中进行的光学测量的位置之间可控地变址。能够从图8看出，各平台210能够容纳四个试管组件110，因而能够对坐装在配准平台210上的四个试管组件110内的十六个不同液体样品进行光学测量。
图9图示了替代的试管组件310，其与前面图示的实施例稍微不同。特别地，试管组件310包括薄膜340，其位于上部结构138以及与上部结构138的开口关联的滑动机构的上方。薄膜340提供额外的保护层以确保当位于膜340下方的滑动机构在使用前处于其打开位置时不会有污染物进入开口。一旦用户已经选择要使用试管组件310时，他或她从上部结构138撕掉薄膜340并将四个液体样品分别放入四个液体输入室114。可替代地，膜340可以具有多个穿孔342以允许去除四个开口上方的四个独特的薄膜。
此外，图9图示了通向四个内部真空通道的四个真空口350，每个通道与对应的一个光室112相关联。除了不具有上部开口182之外，内部真空通道在结构方面类似于图4的排气孔180，从而造成仅光室112内的气体(例如，空气)的排出。因为一些类型的液体样品可能不容易通过过滤器132，通过向四个真空口350施加低压，使液体样品通过过滤器132且进入光室112。试管组件310可以放置在真空或吸附平台(类似于图8的配准平台210)上且相应的一套对准管或较长的歧管能够覆在真空口350上以自动施加负压，从而致使液体样品通过过滤器132被拉入相应的光室112中。还能够使用用于将负压施加于真空口350的其它手动方法。
图10图示了另一个替代的试管组件410，其具有直接位于上部结构138开口下方的膜440。膜440可以被将液体样品注入液体输入室114的标准移液管、注射器尖端、尖锐插管或其它管刺破或移位。膜440用来保护使用前的主体上部115内的液体输入室114以及光室112的内部的完整性和/或无菌性。它还为用户提供篡改证据或使用证据。膜440也可以是弹性或橡胶材料以使它可以被尖锐插管刺破，并且它在尖锐插管缩回后仍然将内部的液体样品保留在液体输入室114内。此外，在使液体输入室114减压以此有助于将液体样品抽入液体输入室114的程度而言，膜440能够密封液体输入室114以在液体输入室114内维持低于外界环境的压力(或维持真空)。
试管组件410的液体输入室114的内部可以在真空下制成，或可以包含冻干材料(例如，抗生素或一些其它化疗效应物等)。如果在真空下制成，那么使用移液管或插管刺破易碎膜440会将真空施加于所述移液管或插管，且因此使内含物进入液体输入室114。类似的，易碎膜440和渗透过滤膜132(图3至图4)能够被构造为使得：试管组件410内的真空将会使存放的液体样品通过渗透过滤膜132以对液体样品进行过滤和/或以使液体样品暴露于渗透过滤膜132上的化学涂料(例如，化疗效应物)。
在图10的替代实施例中，下易碎膜或密封可以被包含在渗透过滤膜132的下方。此外，机械特征件能够通过用户动作(例如，通过装载移液管或单独工具、通过器件在试管体内的弯曲或者通过滑动或铰链封盖机构的运动等)刺破所述下易碎膜。作为示例，渗透过滤膜132的与下易碎膜直接相邻的下表面能够具有多个突起特征件，这些突起特征件在被迫向下时使下易碎膜被刺破。在本替代方案中，在下易碎膜被刺破或移位以前，光室112和液体输入室114是隔离的。相比于液体输入室114，下部的光室112可以处于真空(或其它的低压状态)，并且刺破这样的膜可以用来将真空施加于渗透过滤膜132的下表面且因此使液体样品流过渗透过滤膜132。
图11图示了又一个替代的试管组件510，其具有试管组件510的上部结构138上的手动泵512。手动泵512能够通过用户向下按压而被启动，以迫使试管组件510内的一定体积的空气被赶向放置于四个液体输入室114的样品液体。在滑动机构142(图3至图4)已经移动到关闭位置从而在开口140周围提供一定密封效果之后，用户启动手动泵512，这迫使样品液体向下通过过滤器132且进入光室。此外，与来自图9的真空口350的抽吸效果类似，在过滤器132两侧提供压差能够增强样品液体从液体输入室114经过过滤器132并进入光室112的流动。虽然公开了一个共用的手动泵512，但是本发明可以针对每个液体输入室114构设单个手动泵。当然，自动泵也能够通过试管组件510的上部的端口将压力施加于液体样品。
图12图示了试管组件10在一个特定应用中的使用。虽然图12图示了相对于图1至图2的试管组件10的应用，但是应用同样适应于图3至图11所示的试管组件110、310、410和510。在第一光室12a中，液体样品用作测试对照。例如，第一光室12a可以是来自被感染(例如，尿道感染)的患者的液体样品。第二光室12b可以具有同一患者的液体样品，但是混有施加其中的第一药物(“药物1”)。同样，第三光室12c可以具有同一患者的液体样品，但是混有第二药物(“药物2”)。同样，第四光室12d可以具有同一患者的液体样品，但是混有第三药物(“药物3”)。最后，第五光室12e可以具有同一患者的液体样品，但是混有第四药物(“药物4”)。试管组件10提供了如下的简单化方法：通过测量一定时间内的细菌含量(细菌粒子)来确定四种药物分别对患者的影响。例如，第一光室12a内的未经处理的对照样品可以导致向前散射信号，该信号由于未经处理的液体样品中的细菌增长而增强。但是，来自患者的相同的液体样品在被暴露于药物3和4时，其中的细菌数量可能增长较少。并且，来自患者的相同液体样品在被暴露于药物1和2时，其中的细菌数量可能不增长或负增长。
可替代地，药物1、2、3和4能够是相同类型的抗生素但是处于不同的水平，以使试管组件有助于确定减少或减缓细菌增长所需的“最小抑制浓度”。简言之，本发明的各试管组件都有助于：通过允许容易地测量被暴露于不同的化疗效应物的液体样品或被暴露于相同的但是不同浓度的化疗效应物的液体样品的微生物增长率的变化，来确定化疗效应物(例如，抗生素或营养增长培养基等)的效果。
在一个特定示例中，试管组件10具有多个腔室，这些腔室装载有化疗效应物的不同组合(例如，诸如LB(Luria Broth)等预混合无菌液体增长培养基，分别具有一定数量抗生素的不同浓度)。通过刺破膜、放置样品、去除移液管或插管，用户能够将少量(例如，0.05mL)的化疗效应物样品装载进各液体输入室14中。化疗效应物样品和液体样品能够混合，然后试管组件10能够在具有光源20和传感器22的仪器中被培养和测量。可以针对保存有不同浓度抗生素的各腔室测量出病原体的不同的增长率，且能够在短时间内由这些结果确定“最小抑制浓度”。这可以被并入这样的试管组件10：其具有不具备化疗效应物的腔室，或者具有不接收液体样品而仅用来为与光源20和传感器22关联的光学测量提供对照或校准标准的腔室。换言之，本发明构思出含有对照或校准液体的试管组件中的光室。
关于化疗效应物的具体使用，化疗效应物可以是干(例如，冻干)材料、过滤器上的或一个腔室的表面上的涂料、液体或溶液、气态氛围(例如氩、O2或CO2等)或一些组合。在本发明中，化疗效应物优选被预装载进试管组件10中，并且由内膜、膜、箔或其它易碎或可移动特征件中的一者封闭以备将来使用。化疗效应物可以是组合有抗生素或组合有其它生化试剂的增长培养基。特别地，化疗效应物可以被装载进液体输入室14中并且在其上方和/或下方被封闭有易碎膜(例如，膜34、过滤膜32、132、膜340、膜440和/或位于过滤器132下方且中间隔板130上方的膜)以与光室12隔离。试管组件10将会允许在将液体样品传输进光室14之前或过程中按顺序地刺破所述易碎膜以使化疗效应物与装载的液体样品、与另一化疗效应物、与真空或气态环境或与渗透过滤膜接触。
这些实施例及其明显的变型例中的各者都被认为落在随附权利要求限定的请求保护的本发明的实质和范围内。此外，本发明的理念明显包括前述各元件和个方面的任何和所有组合及次组合。

Claims (29)

1.一种用于对多个液体样品内的粒子的至少一个特性进行光学测量的试管组件，所述试管组件包括：
主体，所述主体具有附接到所述主体的整体上部结构，所述整体上部结构限定多个开口，每个开口分别接收所述多个液体样品中相应的一个液体样品，所述多个开口中的每一个开口通向相关联的液体输入室，所述液体输入室位于所述主体内且在所述整体上部结构下方，并且所述液体输入室通过相关联的中间隔板与相关联的光室流体连通，所述中间隔板将所述液体输入室与相关联的所述光室分隔，每个所述光室都具有入口窗和出口窗，所述入口窗使输入光束能够通过相应的所述液体样品传输，所述出口窗用于传输由相应的所述液体样品内的粒子造成的向前散射信号；和
多个单独的封盖机构，所述多个单独的封盖机构位于所述整体上部结构上，各所述封盖机构与所述多个开口中的相应的一个开口相关联，各所述封盖机构能够从用于接收相应的所述液体样品的初始打开位置移动至用于抑制相关联的所述液体输入室的泄漏的关闭位置。
2.如权利要求1所述的试管组件，其中，所述多个单独的封盖机构中的每一个封盖机构都被锁定在所述关闭位置以抑制所述封盖机构的重新打开。
3.如权利要求1所述的试管组件，其中，各所述封盖机构能够从所述初始打开位置滑动至所述关闭位置。
4.如权利要求1所述的试管组件，其中，各所述封盖机构能够绕着铰链转动以从所述初始打开位置移动至所述关闭位置。
5.如权利要求4所述的试管组件，还包括排气孔，所述排气孔与各所述光室相关联以使所述光室内的气体在相应的所述液体样品进入所述光室时能够被排出。
6.如权利要求5所述的试管组件，其中，所述排气孔能够使所述光室内的气体被排入相关联的所述液体输入室。
7.如权利要求1所述的试管组件，还包括易碎膜，所述易碎膜位于各所述液体输入室内，通过使用尖锐物体刺破所述易碎膜，相应的所述液体样品经由所述易碎膜而被接收。
8.如权利要求1所述的试管组件，还包括防污膜，所述防污膜位于所述多个单独的封盖机构的上方，以抑制当所述多个单独的封盖机构处于所述初始打开位置时经由所述开口对所述液体输入室的污染。
9.如权利要求1所述的试管组件，还包括至少一个化疗效应物，所述化疗效应物被预装载至一个以上的所述液体输入室中以与相应的所述液体样品混合，在一个所述液体输入室中的所述化疗效应物与至少另一个所述液体输入室中的所述化疗效应物在类型或浓度方面是不同的。
10.一种用于对多个液体样品内的粒子的至少一个特性进行光学测量的试管组件，所述试管组件包括：
主体，所述主体具有内壁和外壁；和
多个试管，所述多个试管位于所述主体内并且至少部分地由所述内壁和所述外壁限定，多个单独的试管中的相邻试管由所述内壁中的单个内壁分离，所述多个试管中的每一个都具有液体输入室、过滤器和光室，所述液体输入室用于接收所述多个液体样品中的相应的一个液体样品，所述光室用于接收由使所述多个液体样品中的相应的一个液体样品穿过所述过滤器而导致的相应的被过滤的液体样品，每个光室都包括入口窗和出口窗，所述入口窗使输入光束能够通过所述被过滤的液体样品传输，所述出口窗用于传输由所述被过滤的液体样品内的粒子造成的向前散射信号。
11.如权利要求10所述的试管组件，还包括多个封盖机构，所述多个封盖机构中的每一个封盖机构与所述多个液体输入室中的相应的一个液体输入室相关联，各所述封盖机构处于用于接收所述多个液体样品中的对应的一个液体样品的初始打开位置，并且在接收所述多个液体样品中的对应的一个液体样品后能够移动至关闭位置。
12.如权利要求11所述的试管组件，其中，各所述封盖机构被锁定在所述关闭位置以抑制所述试管组件的泄漏。
13.如权利要求12所述的试管组件，其中，所述主体包括上部和下部，所述上部限定所述多个液体输入室，所述下部限定所述多个光室。
14.如权利要求13所述的试管组件，还包括与所述上部或与所述下部相关联的中间隔板，所述中间隔板具有多个开口组，每个所述开口组都与一个所述液体输入室相关联并且用于将相关联的所述被过滤的液体样品传输至所述光室。
15.如权利要求14所述的试管组件，其中，所述中间隔板的所述开口组为每个试管提供过滤。
16.如权利要求10所述的试管组件，还包括排气孔，所述排气孔从每个所述光室引出以使一旦所述光室接收到所述被过滤的液体样品就能够从所述光室排出气体。
17.如权利要求10所述的试管组件，还包括易碎膜，所述易碎膜位于各所述液体输入室内，通过使用尖锐物体刺破所述易碎膜，相应的所述液体样品经由所述易碎膜而被接收。
18.如权利要求17所述的试管组件，其中，所述主体内的且位于所述易碎膜下方的压力小于环境压力，以此使各所述液体样品进入所述液体输入室。
19.如权利要求10所述的试管组件，还包括窗组件，所述窗组件附接至所述主体，所述窗组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。
20.如权利要求10所述的试管组件，其中，在各所述光室与相关联的所述液体输入室之间形成有压差，以迫使各所述液体样品通过所述过滤器且进入所述光室。
21.如权利要求20所述的试管组件，其中，所述压差是由施加于所述液体输入室的泵吸力和施加于与所述光室相关联的开口的吸力中的至少一者造成的。
22.如权利要求10所述的试管组件，还包括至少一个化疗效应物，所述化疗效应物被预装载进一个以上的所述液体输入室中以与对应的所述液体样品混合，一个所述液体输入室中的所述化疗效应物与至少另一个所述液体输入室中的所述化疗效应物在类型或浓度方面是不同的。
23.一种用于对多个液体样品内的粒子的至少一个特性进行光学测量的试管组件，所述试管组件包括：
主体，所述主体具有内壁，所述内壁至少部分地限定了用于分别接收所述多个液体样品中的相应的一个液体样品的多个光室，每个所述光室都包括入口窗和出口窗，所述入口窗使输入光束能够通过相应的所述液体样品传输，所述出口窗用于传输由相应的所述液体样品内的粒子造成的光学信号，所述主体还包括相对于所述输入光束的中心轴成角度的下表面；和
第一对配准结构，其从所述主体的成角度的所述下表面向下延伸，所述第一对配准结构用于与对应的一对配准特征件配合，所述一对配准特征件在与产生所述输入光束的光源相关联的仪器中的平台上。
24.如权利要求23所述的试管组件，其中，所述光学信号是由所述输入光束碰撞所述粒子而产生的向前散射信号。
25.如权利要求23所述的试管组件，其中，所述第一对配准结构包括从成角度的所述下表面向下延伸的多个突起。
26.如权利要求23所述的试管组件，还包括：第二对配准结构，其与成角度的所述下表面相关联，所述第二对配准结构用于与和产生所述输入光束的光源相关联的仪器中的平台上的对应的第二对配准特征件配合，所述第二对配准特征件包括所述主体的向下延伸以与所述平台的区域接合的下壁段。
27.一种用于对多个液体样品内的粒子的至少一个特性进行光学测量的试管组件，所述试管组件包括：
主体，所述主体具有附接到所述主体的整体上部结构，所述整体上部结构限定多个开口，每个开口分别接收所述多个液体样品中相应的一个液体样品，所述多个开口中的每一个开口通向相关联的液体输入室，所述液体输入室位于所述主体内且在所述整体上部结构下方，并且所述液体输入室与相关联的光室流体连通，每个所述光室都具有入口窗和出口窗，所述入口窗使输入光束能够通过相应的所述液体样品传输，所述出口窗用于传输由相应的所述液体样品内的粒子造成的向前散射信号；
多个单独的封盖机构，所述多个单独的封盖机构位于所述整体上部结构上，各所述封盖机构与所述多个开口中的相应的一个开口相关联，各所述封盖机构能够从用于接收相应的所述液体样品的初始打开位置移动至用于抑制相关联的所述液体输入室的泄漏的关闭位置；和
过滤器，所述过滤器位于各所述液体输入室与相关联的所述光室之间，用于过滤由所述光室接收的相应的所述液体样品。
28.如权利要求27所述的试管组件，其中，在各所述光室与相关联的所述液体输入室之间形成有压差，以迫使各所述液体样品通过所述过滤器且进入所述光室。
29.如权利要求28所述的试管组件，其中，所述压差是由施加于所述液体输入室的泵吸力和施加于与所述光室相关联的开口的吸力中的至少一者造成的。
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