CN103547221A - 体液中微生物的快速识别 - Google Patents

Abstract

提供了一种保持所采集的样本的设备，其中按需测试所采集的样本的一部分，而剩余样本保留用于可选的另外分析。按需测试提供关于样本各方面的相对即时的信息，例如，微生物的存在、化学性质、营养状况、污染物的存在。

Description

体液中微生物的快速识别

相关申请

本申请要求美国临时专利申请61/482,773和61/596,838的权益。

技术领域

本公开总地涉及医学领域，尤其涉及可以识别特定阈值浓度以上的细菌类型的设备。

背景技术

当患者被允许进入医院或医院的特定病房（例如ICU（重症监护病房））时，他们通常要通过血液、尿液、皮肤和唾液来测试他们的系统中引起感染的微生物的存在。根据医院协议，该筛选测试在进入医院的各个区域时完成或者针对包括发烧、增多的白细胞数、变色的唾液、含脓的唾液、减少的氧化作用、模糊的胸部X射线等的感染的临床体征来完成。

目前，唾液样本经由支气管镜检查法、非支气管镜支气管肺泡灌洗术（BAL）、闭合的抽吸导管、打开的抽吸导管或如图1所示的另一采集装置16获得，或者从吐出样本获得。样本之后被容纳在容器10中，容器10通常经由柔性管连接件12、14或其他部件连接至装置16。当前的容器易于泄漏或溢出，需要医护人员的关注，因为确切的微生物存在是未知的。管从当前容器的断开也有可能引起泄漏。

容纳样本的容器被运输至临床微生物实验室来用于微生物检测和分析。容器通常在气动管道系统中从ICU运输至实验室。有时产生的问题是样本在被运输时可能在气动管中溢出或泄漏。这可能弄脏气动系统、损害所运输的其他样本的完整性、并需要对患者再次采样，还具有伴随的风险。

当临床医生等待微生物数据返回并且患者正显示出感染的临床体征时，通常的做法是给予患者3-5种广谱抗生素以控制可能引起感染的所有可能的微生物。这些抗生素对患者具有毒副作用。例如，一些抗生素可能对肾脏功能有害。过度使用不必要的抗生素可能导致“超级细菌”和抗生素耐药性，这在医疗保健中是公知的问题。使用这些潜在不必要的抗生素还引起医院的较大成本。临床医生还可能隔离被怀疑具有耐药性或高传染性微生物（例如，MRSA或TB）的患者。当然，还会存在隔离被怀疑携带有关微生物的患者的相关费用。

医生接收到的第一轮微生物数据被称为革兰氏染色。革兰氏染色识别细菌生物是革兰氏阴性还是革兰氏阳性以及细菌的形态（即，球菌、杆菌等）。这使得临床医生移除影响患者未感染的微生物类别的抗生素。革兰氏染色测试耗费约1小时，但连同样本的运输时间和通常的实验室测试积压，大多数ICU临床医生在12-24小时内接收到革兰氏染色结果。在该时间期间，如上所述患者被置于3-5种广谱抗生素下，直到临床医生查看革兰氏染色结果并移除1-3种不必要的广谱抗生素。

许多研究已经测试了标准革兰氏染色的特异性和敏感性，一般的共识是革兰氏染色是约80%敏感的并且80%特异的。革兰氏染色是主观测试，因为实验室技术员在显微镜下观察样本来识别细菌细胞中染色的颜色和位置，并且测试结果可能是革兰氏染色不定的，这意味着技术员可能识别不出细菌革兰氏类别。还存在几个步骤来完成革兰氏染色，包括化学洗涤和染色，这取决于用户。如果这些步骤没有很好地进行，测试可能是不准确的。革兰氏染色法一般包括以下步骤：1）将具有细菌涂片的载玻片放在染色架上，2）利用结晶紫对载玻片染色1-2分钟，3）倒出染色剂，4）利用革兰氏碘液浸泡载玻片1-2分钟，5）倒出碘液，6）通过利用丙酮简单冲洗载玻片来脱色（2-3秒），7）用水充分冲洗载玻片来移除丙酮——不要拖延这一步，8）利用番红复染剂浸泡载玻片2分钟，9）用水冲洗，10）吸干多余的水并用手在（本生）火焰上烤干。

医生所接收到的第二轮微生物数据被称为微生物特异性。这些结果通常在24-48小时内获得并需要在琼脂平板上培养微生物。微生物特异性识别引起感染的确切微生物并以定量或半定量方式识别该微生物的浓度。这些结果允许临床医生将广谱抗生素改变为针对引起干扰的特定微生物的抗生素。临床医生还可以等待在患者正在好转的情况下改变抗生素或者直到获得进一步的结果。

医生所接收到的第三轮微生物数据被称为微生物敏感性。这些结果在48-72小时内获得并需要针对已知的抗生素测试所培养的样本以确定微生物的耐药特征。一旦已经知道微生物对于哪种抗生素敏感或者哪种抗生素会杀死该微生物，则临床医生可以改变为一种或至少较少的针对性抗生素来治疗感染。

由此，本领域需要一种设备，该设备容纳所采集的样本，并由按需测试系统分析样本的一部分，该系统足够容易地在床边工作以实时地给与医生关于患者情况的信息。这将减少医生接收测试结果所花费的时间并作出更好的抗生素处方选择，这在开始适当治疗时对患者产生减小的抗生素耐药性、减小的毒性，改进了患者结果并节省了时间。

发明内容

响应于这里讨论的困难和问题，本公开提供一种样本隔离和按需测试设备（等价地称为“设备”）。该设备包括：容器，被称为“样本杯”，或者“杯”，用于容纳样本；其他随后描述的组件，用于按需测试所采集的样本的一小部分（等价地称为“样本部分”或“样本的一部分”）；将剩余样本容纳在杯中，用于可选的另外分析。按需测试提供了关于样本各方面的相对即时的信息，例如，微生物的存在、化学性质、营养状况、污染物的存在。一种示例性按需测试将确定革兰氏阴性细菌的存在、革兰氏阳性细菌的存在、革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌两者的存在、或没有检测到细菌。当检测水平在特定细菌浓度阈值以上时，这种测试被认为临床上显著的，用于指示感染（即，10^3cfu/ml）以及不是感染的一部分的细菌的存在。

根据本公开，可以使用非支气管镜或支气管镜采集装置来从患者获得例如唾液的样本。当样本是唾液时，期望地，采集装置获得隔膜（corina）下的以及理想地第三代肺叶中的样本。该样本被放置在本发明的设备的杯中。期望地，采集装置与设备集成。测试以及完成该测试所需的所有的组件和添加剂期望完全集成至设备，从而不需要二次处理。如果需要诸如混合和吸入添加剂的其他步骤，则该测试在床边进行将是不实际的。

该设备还可以用作筛选工具来在允许进入医院或进入医院的特定病房时测试患者以确定患者是否具有临床上显著的细菌浓度。该信息将允许临床医生在感染的临床体征明显之前隔离或治疗患者。该早期信息还可以帮助医院确定患者获得了医源性感染（HAI）还是在入院之前就已经被感染（被称为院外感染（CAI）），用于公共报告和计费目的。

设备工作的一般方式是：将经由采样导管或支气管镜或期望附接至设备的其他部件获得的样本放置在杯中；允许样本的一部分进入限定预定样本部分体积的室中，将样本部分与样本的剩余部分隔离以使得剩余样本保留为针对可选的另外测试而采集；将隔离的样本部分传导至化验组件，并且在需要的情况下添加一种或多种添加剂（例如，用于细胞溶解）；将样本部分和任何添加剂引导至化验组件来进行测试；在完成测试时，检测器将测试结果传送至外部可见的显示器。

添加剂和样本部分期望被很好地混合，并且这可以通过机械按钮或滑块或经由附加的按钮、被动和或主动阀、机械马达或其他部件来启动和定时。这样的混合还可以通过同时将样本部分和添加剂经由公共端口引导至化验组件来进行。一旦可选的添加剂和样本部分被混合，它们会被引导至直接接触化验组件。设备允许样本部分和任何需要混合的添加剂对化验组件充分暴露预定时间段，以确保样本部分中的一些和混合的添加剂移动通过化验组件。该时间段的示例尽管优选小于30分钟，但期望约15分钟或更少。在该时间段结束时，检测器可以感测化验组件中测试结果的色度、荧光度、磁性或其他表现的变化。检测器将结果输出至显示器来用于外部可视化。适于用在设备中的检测器的一个示例是光学检测器，其扫描特定强度范围的反射光的变化。当使用这种检测器时，所扫描的测试表现的强度在确定对显示器的输出时是重要因素；当所扫描的强度在特定范围外时，该检测器被编程为防止检测器输出错误结果，例如测试的轻微交叉反应。显示器是重要的，因而用户（例如护士或呼吸治疗师）在解释测试结果时不具有主观性。

通过提供可靠的样本和快速的床边结果，该设备允许临床医生潜在地对患者开出较少的初始抗生素，由此减小对患者的毒性，降低了抗生素耐药性并且在不必要的抗生素上节省了医院成本。

附图说明

图1是现有技术的样本采集容器的图。

图2是侧流化验条带的视图，示出了用于构成条带的各个层和组件。

图3是根据本公开的样本杯和化验组件的实施例的图，其中该组件进行一种测试。

图4是图3的实施例的分解图。

图5A、5B和5C是可以显示所公开的测试的结果的不同方式的图。

图6是根据本公开的样本杯和化验组件的实施例的图，其中该组件进行两种测试。

图7是图6的实施例的分解图。

图8A和8B示出根据本公开的另一实施例的侧视图（8A）和顶视图（8B），其示出图3和6所示的设备的组件的不同定向。

图9A和9B是图8的替代视图，示出使用之前的设备的侧视剖面图（9A）和顶视剖面图（9B）。

图10是杯的一部分内部的近视图，示出从杯至室的开口以及可以过滤大颗粒的肋片。

图11A、11B和11C是图8的替代视图，示出了处于几乎完全启动的位置的设备的侧视剖面图（11A）、顶视剖面图（11B）以及中间位置（11C）。

图12A、12B、12C示出设备的实施例的部分顶视剖面图（12A）和侧视剖面图。在图12C中，设备未被启动，以及室和杯处于液体连通。在图12B中，设备被启动，并且液体通过活塞经由出口端口移动至化验组件。

图13A和13B是具有活塞和止回阀的实施例的部分顶视剖面图（13A）和侧视剖面图（13B）。图13C示出在刺穿添加剂箔包装之前启动的设备。图13D示出设备几乎被完全启动并且箔包装被刺穿时的设备。

图14A、14B和14C是没有用于存在的添加剂的包含结构的实施例的部分顶视剖面图（14A,14C）和侧视剖面图（14B）。图14C示出启动之前的设备，以及图14A和14B示出启动之后的设备。

应该注意，图9和11-14示出从顶部看的设备的视图，其中没有示出化验组件。

具体实施方式

该设备的机械组件需要容纳样本，分离样本的一部分，将可选的添加剂添加至样本部分，可选地等待指定延迟时间，并且之后将样本部分和添加剂传导至化验组件。在所有步骤中内在被密封以提供液体的分离并防止暴露的生物危害。此外，产物期望具有1-2年保质期（取决于化验组件），其需要密封性能以及防止液体过早移动的解决方案。最后，临床医生更喜欢进行一个动作来启动设备，而不是多于两个动作。

重要的是，将要测试的样本部分与杯中的剩余样本分离，以保存剩余样本来用于在需要时的进一步的测试。在杯和室处于液体连通时～1-5ml的样本部分至样本室中的移动可以通过重力、抽吸或其他手段完成。根据样本的粘性，重力可能是一种合理的方法。还可以使用抽吸，如以下进一步描述的。两种方法都期望具有可接受的体积精确度。一旦样本部分处于室中，就可以切断室和杯之间的液体连通。室中的样本部分可以通过例如单向（止回）阀或通过室远离杯的移动来与杯中剩余的样本隔离。过滤器可以存在于杯和室之间以从样本部分过滤出颗粒和唾液凝聚物。

在一些实施例中，可以添加添加剂以帮助细菌细胞的溶解，用于PH控制等。可能的添加剂包括细菌溶解试剂、缓冲剂、去污剂、三羟甲基氨基甲烷缓冲盐水、牛血清白蛋白、PH调节剂和它们的组合。包含添加剂以与样本部分混合需要有意的设计考虑来解决所包含的这些添加剂的渗透性以达到2年以上保质期。最小化这些添加剂的泄漏对于体积精确度来说是重要的（例如，控制为4：1的添加剂/样本比例）并且限制水的移动和蒸发同样是重要的。薄膜或箔层叠包装是容纳这些添加剂的一种方式。然而，包装难以充分打开以使得其内含物可以被全部倒出。与传输包装的内含物相关的排气问题也可能是有问题的（例如，使用弹性囊）。另外，不要期望使用止回阀来密封接口至包围所述添加剂的限制结构的开口以提供充分的渗透屏障。一种方式是在相对厚壁的圆柱壳的每个端部使用液体不可渗透的活塞来存储添加剂。粗略估计示出包围添加剂的

的聚丙烯或聚乙烯限制壁可以充分地维持它们3年。

当添加剂被提供与样本部分混合并溶解样本部分时，在它们被输送至化验组件之前预计可能有达到5分钟的延迟。另外，如果需要两种或更多种添加剂，则延迟时间可能针对每种添加剂而不同。用于创建延迟的两种合适的方法是机械定时器或电子定时器。机械定时器可以是钟表型装置（例如，玩具中找得到的发条机构）或限制液压/抑制特征（例如，流动通过孔口的粘性液体）。电子定时器的一个示例是分析模块中包含的微处理器，并且定时的控制由软件处理。

在一些实施例中，可能期望将多于一种添加剂添加至样本部分。在该情况下，添加剂可能是不兼容的或者可能在混合时迅速劣化，因此用于混合在一起时的两种添加剂的单个限制结构可能将保质期偏好折中。针对该类型的实施例，活塞可以被设计为先将一种添加剂输送至样本部分，再将第二种添加剂输送至样本部分（或者第三种等）。添加剂的该相继输送将避免添加剂不兼容的问题。

用于添加剂的限制结构的替换是将添加剂直接施加至化验组件的一部分。例如，添加剂可以作为液体被施加至例如侧流化验条带并且被允许干燥。添加剂的干残渣将在样本部分被输送时接触样本部分，并且之后以与在接触化验组件之前与样本部分混合的添加剂相同的方式工作。

存在许多合理的方法将样本部分和/或添加剂输送至化验组件。一个实施例涉及移动活塞以牵引样本部分与添加剂接触。如果利用薄膜或箔密封来容纳添加剂，则刺穿和排气必须被集成到序列中。另外，在输送样本部分期间建立完全密封是重要的。活塞的激励可以由小型电机（利用导螺杆或齿条和小齿轮）来驱动，可以通过释放弹簧来驱动，或者可以通过柱塞把手的手动推动来驱动。在室上还可能需要渗透膜来允许排气（但不允许液体泄漏）。

设备的一种使用是当利用合适的化验组件时将样本分类为革兰氏阳性、革兰氏阴性或两者。示例性化验组件包括酶联免疫吸附试验（ELISA）测试、侧流化验、或可以针对特定细菌（假单胞菌属、克雷伯氏菌等）进行测试的流经化验、抗耐药菌株的细菌（MRSA、金黄色葡萄球菌等）、特定蛋白质、病毒、霉菌、酵母、真菌和酶。

ELISA测试可以期望地是侧流化验测试条带（LFA），其是利用视觉（色度）信号的免疫测定（抗体检测）。当细菌处于10³-10⁴菌落形成单位/毫升(cfu/ml)以上时，LFA使用具有“阳性”结果的阈值检测系统。40nm的胶体金可以用作检测标记。根据细菌类别使用多种分析物；脂磷壁酸（LTA）用于革兰氏阳性细菌，以及脂多糖（LPS）用于革兰氏阴性细菌。LFA可以利用2-4测试线之间的多行检测。LFA通常包括一个控制线并且可以是直接抗原结合或夹层复合物。合适的添加剂是电泳缓冲液，由具有去污剂（吐温（Tween）20）的三羟甲基氨基甲烷缓冲盐水组成，并且非特异蛋白质（牛血清白蛋白或BSA）可以合并在设备中。检测和控制线期望利用基于反射的测量来读取。运行测试的总时间期望是约15分钟并期望小于30分钟。LFA期望具有表1给出的规格。表1的左栏中的项编号可以在图2中找到，其示出用于侧流化验测试条带的可能配置。

LFA期望被容纳在塑料壳体中，该壳体可以是设备的集成部分。经由LFA的液体流通通过分立的薄膜的物理重叠来实现。薄膜之间的物理接触可以经由塑料夹点来维持，塑料夹点可以是壳体组件的一部分。样本在另外与LFA接触之前可能需要另外的处理步骤。该处理可以包括细菌溶解试剂、去污剂和其他添加剂的添加。

处理样本部分的替换方法可以包括利用全细胞的活细菌来运行测试。在该情况下，不需要添加剂和混合时间，并且样本仅需要在添加至化验组件之前以已知的量从杯中计量。

以下描述了演示潜在解决方案的多个实施例。除了系统级概念以外，还有对更多具体特征或组件的伴随的解决方案。应该注意，本领域普通技术人员将理解，在许多情况下，系统级和组件级可以根据技术风险、特征需求和产品成本目的而被混合匹配、添加或消除。而且，可能不需要添加剂。在该情况下，小的测试样本将仍然需要像以前那样通过分离获取，但可以立即提供至化验组件，绕过与添加剂混合的任何步骤。

以下组件可以在附图中找到。

电子器件——该部分描述了潜在的电子器件和光学器件，其可以在设备中使用来感测化验组件的测试中的变化并对向临床医生提供测试结果的一个或多个输出作出贡献。

适于用在设备中的电子组件包括微处理器、显示器40、LED22、检测器32、电池36和其它无源部件（电阻器和电容器），并且可以都位于或附接至公共电路板34。这些组件在以下单独描述。这些组件被选择是因为它们的成本、大小和对产品的基本适用性。

微处理器——微处理器运行软件来控制LED22、显示器40和检测器32。如果需要控制至化验组件的样本流动的定时的电子部件，则微处理器也要控制该功能。主要特征有程序存储器、数据存储器、显示器控制线、LED控制线和检测器输入。微处理器位于电路板34上。

显示器40——显示器的功能是向用户提供关于设备状态和化验组件状态的信息，包括指示活动性、错误、革兰氏阳性、革兰氏阴性和没有细菌存在。显示器可以是标准扭曲向列（TN）型液晶显示器，其大小等价于验孕产品中的那样。该显示器可以直接由微处理器上的输出引脚来驱动。

LED22——发光二极管提供对化验组件的照明。必须为光电检测器提供足够的强度以具有足够的信噪比来检测化验组件上的指示物。合适的市售LED是SMT660部件。

检测器32——检测器从化验组件的感测区域中感测化验组件中测试线结果的表现的变化，诸如反射光的变化。合适的市售光电检测器是Advanced Photonix PDB-C154SM。

电池36——电池必须不仅提供足够的电容来在其两年以上保质期期间操作“休眠的”设备，还必须在足够高的电压下提供足够的电流来将LED驱动至其期望亮度。小型的长寿命电池（纽扣锂电池）可以以非常小的包装提供足够的寿命，但是它们趋于具有高的内部电阻。该内部电阻在大的电流量被供给至LED或电机时使其显现出电压的显著下降。

电机——电机可以可选地用于激励化验组件的润湿。如果这样，该电机是诸如通常在小玩具中使用的小型的便宜的DC电机。

印刷电路板34——印刷电路板可以是约～2”x～1/2”双面板。LCD的附接可以随着所选择的附接方法而变化。其可以是钉住、弹性的（Zebrastrip）或热密封。

其它——在设计中将需要许多无源部件（电容器和电阻器）。这些部件趋于是非常低成本的商品。

设备的操作可以被分成几个阶段。它们是制造、保质期、监视、显示结果和寿命结束。在制造阶段期间，设备可以提供合同制造商所需的信息以确定设备是否被正确地制造。这可以包括打开所有显示图标、使LED发光等。在保质期期间，设备处于非常低的功率模式，等待指示处理化验组件的输入。一旦输入唤醒设备，则必须启动显示器并周期性地接通LED并处理结果。这期望在约15分钟内进行，在该时间后，设备转变至结果阶段。在显示结果阶段，设备在显示器上显示结果，但不再运行检测电路。这是低功率模式，可以持续很长的时间段。在某些点，设备可以转变至寿命结束阶段，在该阶段关闭显示器。

以下的表2示出在其操作期间运行设备所需的能量估计。假定LED以10%的占空比（每秒点亮100ms）操作并且工作在10mA。还假定微处理器以1MHz或小于1MHz运行以降低功率。这些假定导致需要30mA-Hrs的电池容量。该值可以通过在制造时测试的适当设计来显著减小（约40%的所需容量）。另外，电池应该能够供给10mA至少100ms，而不使电压降低至可用值（～2.4V）以下。

表2

纽扣锂电池的容量在假定截止电压为2.0V的情况下被定级。我们的设备将需要在～2.4V以上工作（由于脉冲电流的影响），因而考虑到该差异，电池的容量需要被降级30%。纽扣锂电池的最好的选择是CR2025。其具有160mA-Hr的容量（降级至112）并能够提供LED所需的脉冲电流。

如果设备中需要使用电机，则需要改变所使用的电池的类型。纽扣锂电池具有高的内部电阻，其限制了电池所输送的电流并且可能阻止电池驱动电机。AAA尺寸的碱性电池可替代来与电机一起使用。它们可以在明显降低电压的情况下提供大的电流量。这些电池将具有比设备所需能量高得多的能量。这可允许在需要的情况下添加背光并且增加的成本也不过多。由于它们比锂电池自然低的电压（1.5相比3.0），因而在设备中需要两个AAA电池。

示例性实施例1：

该实施例利用一种添加剂20、一个化验组件122、在该情况下的侧流化验（LFA）条带，并且需要用户手动地对设备施力来将样本、样本部分和添加剂20移动至设备内的适当位置。两个活塞（上部14和下部16）的配置向化验组件122传导样本部分和添加剂20。图3示出实施例的可能示例。图4演示了示出设备的关键部件的可能分解组件图。

一个活塞的移动牵引样本部分以与添加剂20接触。该活塞的移动可以是用户的直接输入，例如，抬起柱塞把手，或者可以由小型电机驱动（利用导螺杆或齿条和小齿轮）。添加剂20被限制在任何形状的壳体101中，其被设计来与样本部分混合。应该注意，在该实施例和以下实施例中，“推动”活塞意味着活塞朝向杯102向下移动，以及“拉动”活塞意味着活塞远离杯102向上移动。

医疗用户，即临床医生经由当前实践获取样本并将样本放置在杯102中。临床医生可以根据需要轻轻地摇动设备以帮助使得样本在样本杯102中均匀。临床医生向上拉动把手12，从而向上移动上部活塞14并且利用其抽吸下部活塞16以及最初被限制在上部活塞14和下部活塞16之间的空间中的添加剂20。注意，活塞之间的空间限定室100。下部活塞16的移动允许电触点接触以“唤醒”电子器件。下部活塞16撞击硬停止件，同时，上部活塞14移动超过止回阀18的入口，该入口被密封。活塞移动的吸力将样本部分从杯102的底部的管道13经由止回阀18向上拉动并进入限定添加剂20的室100中。根据需要，临床医生可以轻轻摇动设备以进一步混合样本部分和添加剂20。临床医生观看显示器22直到提供可以压下把手12的指示。当临床医生向下推动把手12时，下部活塞16被向下驱动直到露出出口端口24，从而允许样本部分和添加剂20流进凹槽26中以在其中与化验组件122接触。提供端口（未示出）以允许任何残存的空气（但不是液体）排出。当测试完成时显示测试结果。显示器可以如LED灯那样简单，或者可以是LCD屏幕的显示器22。

显示器可以经由LCD屏幕显示图5A、5B和5C所示的每个示例的测试结果，但是任何选择都可以。图5的示例表示样本部分是革兰氏阴性、革兰氏阳性、两者或在超过设定阈值量时都不显示，并且包括系统是否存在错误的状态。当用户在给定时间段内没有开始步骤时或在样本没有激活化验组件上的“控制线”的情况下，错误状态可能发生。在图5A、5B和5C中，示出了表现结果的不同方式。每个图在最左边示出革兰氏阳性结果，紧接着是革兰氏阴性、革兰氏阳性和革兰氏阴性都存在、革兰氏阳性和革兰氏阴性都不存在，以及在最右边示出错误信号。

示例性实施例2：

要描述的第二实施例更复杂并需要在化验组件中合并两个测试或者需要两个化验组件122，一个用于革兰氏阳性（GP），以及一个用于革兰氏阴性（GN），并需要两种液体添加剂20（每个化验使用一种）。图6是集成至示例性设备的特征的实施例的图。图7是图6的实施例的分解图。

在该系统中，用户获取样本并操作设备，与实施例1类似。临床医生向上拉动把手12，从而向上移动上部活塞14，由此抽吸添加剂20和下部活塞16。注意，把手12可以同时或相继移动。在设备内的随后的动作以与实施例1所述相同的方式进行：进行一组动作来移动一个把手12；进行另一组动作来移动另一个把手12。

实施例1和2的垂直定向可以替换为水平定向。在水平定向上，止回阀可以位于杯的底部，例如在凹槽中，以最小化残存的空气和样本体积，并避免样本部分进入化验组件122时管道13的不足/堵塞。残存的空气必须被管理以确保正确的液体量在保持不透液的同时被输送至化验组件122。在两个端口上将残存有空气，并且一些另外的空气可进入来替代液体蒸发损失。

示例性实施例3：

在图8A和8B中示出另一实施例。图8A是设备的顶视图，以及图8B是侧视透视图。该设备包括两个水平容纳结构，一般是紧靠的圆柱体的形式；一个用于提供样本室100，第二个用于提供最初限制一种添加剂20和/或多种添加剂的壳体101。还存在采集杯102，其最初与样本室100液体连通，以使得已经被采集在杯102中的样本的一部分可以被放置在室100内。如图8所示，杯102可以是大体圆柱形的。样本室100和壳体101示为大体与杯102垂直，但是该几何配置不是必须的。

在开始位置，样本室100的一部分经由样本室100中的顶部开口114和底部开口116对杯102打开（图9A和9B）。

样本采集可以在一个步骤中进行或者可以连续进行。被引入杯102中的样本被允许流经/流入室100并混合。通过朝向杯102的底部放置室100，设备需要最小部分的样本（例如，小于5cc）以正确地工作。该设计还允许与各种样本特征一起使用，即具有颗粒和没有颗粒的从低粘度到高粘度的样本。过滤介质（例如，肋片）118可以围绕样本室100放置以粗略地过滤大颗粒和高粘度。图10示出用作围绕室100的过滤介质的肋片的合适配置。泡沫垫材料还可以放置在凹槽111中以进一步过滤样本部分和任何一种添加剂20和/或多种添加剂。

室100对于杯102打开，其中可以经由两个入口、多个入口或甚至无界的入口打开。期望地，室100在顶部和底部对于杯102打开以使得样本可以自由流入室100中。对于样本来说具有多个开口的通道来进入室100确保了室的填充并帮助防止室内气泡的形成。室100放置在相应地结合至可移动活塞103、104的可移动壁之间。这些活塞相互连通并且还具有启动按钮（推动按钮）105。O形环107或其他部件可以用于活塞103、104和周围壁之间的液体密封。应该注意，在该实施例和以下实施例中，“推动”按钮105意味着按钮105朝向杯102移动，以及“拉动”按钮105意味着按钮105远离杯102移动。

在使用之前，两个活塞103、104被相互锁定一设定距离，创建了指定要隔离的样本部分的体积的空间（室100）（图9B）。壳体101可以用作可移动活塞或可以存在也与推动按钮105连通的单独的活塞106。一种添加剂20和/或多种添加剂位于壳体101中、活塞106和至化验组件122的出口端口110之间。

在一般配置中，一种添加剂20和/或多种添加剂可以包含在泡罩包装等中。例如，一种添加剂20和/或多种添加剂可以位于活塞106内并以能刺穿的包装密封。包装可以由薄膜或箔制成或密封，其期望是金属的以减少渗透性问题（例如，泄漏）。

在将样本部分采集在室100中之后，设备可以通过用户完全按下按钮105来启动。通过该次动作，在室100和壳体101中发生以下步骤：

1）活塞103、104向前滑动，从室100向凹槽111传导样本部分并将样本部分与杯102中残余的剩余样本隔离（参见图11A）；

同时，添加剂活塞106向前移动并朝向其冲程的末端移动添加剂，在该末端，活塞106被释放。如果添加剂在包装中，则包装将在冲程的末端由尖端112刺穿。一旦样本部分完全与室102隔离，保持两个活塞相隔设定距离的内部锁定机构突出部109被杆132的末端拉进，并且两个活塞103、104变得相互不锁定。

2）随着前部活塞103到达其冲程的末端，后部活塞104向前移动并推动所隔离的样本部分经由出口端口110进入条带凹槽111（图11B和11C）。

同时，添加剂活塞106撞击其冲程的末端，在该末端处，包装通过与尖端112接触而被刺穿并且添加剂20和/或添加剂内含物经由出口端口110被推向凹槽111。样本部分和添加剂20都经由连接的公共端口110从它们相应的室100、101中出来并流到一起，在到达化验组件122之前并期望在到达凹槽111之前期望地有效混合。

期望的是，室100和壳体101通过适当的活塞移动被相对完全地抽空，从而允许所有液体注入凹槽111（图11A）。应该注意，图9B示出在启动之前的设备剖面，图11B示出几乎完全启动之后的设备剖面。（图11B为了清楚而示出完全启动之前的设备。）

通过期望地使样本部分以及一种添加剂20和/或多种添加剂同时开始和停止流经公共端口110来增强有效混合。毫无疑问的是，在设备的适当设计中，预先确定由化验组件使用的样本部分与添加剂20和/或多种添加剂的适当体积和比例。样本室的活塞冲程长度和内部尺寸、容纳结构、相关管道、端口、凹槽等也必须被适当设计。

在其他实施例中，样本部分以及一种添加剂20和/或多种添加剂可以根据测试需求被输送至多于一个化验组件122。包含的凹槽111可以与多于一个化验组件接口。每个化验组件122可以各自具有从凹槽111出来的端口。应该认为，即使当设备在非中间位置被启动时（例如，40度倾斜），设备也可以将具有一种添加剂20和/或多种添加剂的足够量的样本部分施加至一个或多个化验组件122。

这通过适当地改变样本部分、室100、壳体101等的大小以在凹槽111中获得足够体积的具有一种添加剂20和/或多种添加剂的样本部分来实现。

示例性实施例4：

本实施例与实施例3类似，除了本实施例具有主动利用来自杯102的样本部分填充样本室100的能力以外。这通过在图12A和12B所示的用户启动之前将后部活塞104最初置于前部活塞103附近来实现。添加剂20存在于壳体101中。图12A示出设备的顶视图，其中后部活塞104邻近前部活塞103。还示出了添加剂20。在图12B中以侧视剖面图示出了同一位置，活塞103、104相互邻近并且出口端口110可见。用户启动的第一步骤是如图12C所示拉出按钮105。随着后部活塞104远离前部活塞103移动，生成了真空。真空将样本部分从杯102拉进活塞103、104之间的空间（即样本室100）中，杯102与样本室100液体连通。从该处开始，本实施例与实施例3相同。

示例性实施例5：

本实施例与实施例4类似，除了本实施例将前部活塞103替换为一组单向止回阀以外。图13A示出设备的底视图，其示出了后部活塞104和第一止回阀126。在启动之前，样本室100不包含任何样本并通过第一止回阀126与杯102分离，第一止回阀126与杯102液体连通并且仅在活塞104被向后拉动时允许样本部分流进室100中（图13B）。当活塞104被向后拉动时，样本部分从杯102经由第一止回阀126被牵引入室100中，如图13C所示。

第二止回阀128仅允许所隔离的样本部分流出室100至出口端口110，如图13D所示。

如在实施例4中那样，随着用户拉出按钮105，后部活塞104向外移动，并且来自杯102的样本部分流经第一止回阀126并填充样本室100，因为活塞之间所生成的真空，杯102与样本室100液体连通。在室100被填充之后，用户推动按钮105，后部活塞104向前移动并且样本部分经由第二止回阀128流出室100至出口端口110，在出口端口110处样本部分与添加剂20混合，如在实施例3和4中那样。第一止回阀可以是鸭嘴阀、伞阀、弹簧负载阀或类似工作的任何其他类型的单向阀。第二止回阀128可以是适于第一止回阀126的任何阀，并且还可以是当后部活塞104向前推进而生成压力时能够弹开的简单的塞子或球。添加剂20存在于壳体101中。

示例性实施例6：

本实施例与实施例5类似，除了本实施例不具有用于添加剂20的壳体101以外。在本实施例中，添加剂20最初容纳在样本室100中。图14A示出设备的顶视剖面图，以及图14B示出启动之前处于初始位置的侧视剖面图。随着用户通过拉动按钮105启动设备，后部活塞104向外移动，生成抽吸力，该抽吸力将样本部分从杯102经由第一止回阀126拉进室100中（图14A）。样本部分在进入时与已经在室100中的添加剂20混合。如在实施例5中那样，随着用户推进按钮105，与添加剂20混合的样本部分经由第二止回阀128被推向出口端口110。

如这里所使用的以及在权利要求中，术语“包括”是包括式的或者开放式的，并且不排除另外的未引用的元件、组合部件或方法步骤。

尽管多个专利以所包含材料和所写说明书中的材料之间存在不一致的程度通过引用包含于此，但所写说明书将起支配作用。另外，尽管针对特定实施例详细描述了本公开，但对于本领域技术人员来说明显的是，可以在不背离本发明的精神和范围的情况下对本发明作出修改和其他改变。因此，权利要求趋于覆盖所有这种修改、替换和所附权利要求所包含的其他改变。

Claims (20)

1.一种测试样本的设备，该设备包括：用于容纳样本的杯；与所述杯液体连通的室，用于容纳和限定来自所述杯的样本的一部分；以及活塞，用于将所述样本部分从所述室移动至化验组件。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述样本是从患者采集的唾液。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述样本是从所述患者的肺部采集的。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述活塞的运动将所述样本部分与所述杯隔离。

5.根据权利要求1所述的设备，还包括在输送至所述化验组件之前被添加至所述样本部分的第一添加剂。

6.根据权利要求1所述的设备，还包括在所述化验组件中作为干残渣存在的第一添加剂。

7.根据权利要求5所述的设备，其中所述添加剂通过锁定至第一活塞的第二活塞的运动被添加至所述样本部分。

8.根据权利要求5所述的设备，其中第二添加剂在所述第一添加剂之后被添加至所述样本部分。

9.根据权利要求7所述的设备，其中一旦所述样本部分完全与所述室隔离，所述第一活塞和所述第二活塞彼此解锁锁定。

10.根据权利要求5所述的设备，其中所述样本部分和所述添加剂在接触所述化验组件之前在公共端口中混合。

11.根据权利要求5所述的设备，其中所述第一添加剂从由以下组成的组中选择：细菌溶剂试剂、去污剂、三羟甲基氨基甲烷缓冲盐水、牛血清白蛋白、PH调节剂和它们的组合。

12.根据权利要求1所述的设备，还包括对所述样本部分进行至少一次测试的化验组件。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述测试包括革兰氏阳性细菌、或革兰氏阴性细菌、或革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌两者的检测。

14.根据权利要求1所述的设备，还包括位于所述杯和所述室之间的过滤器。

15.根据权利要求1所述的设备，还包括检测器，用于感测来自所述化验组件的反射光的变化。

16.根据权利要求15所述的设备，还包括显示器，用于接收关于来自所述检测器的反射光的变化的信息并且向用户显示所述信息。

17.根据权利要求1所述的设备，其中所述化验组件是酶联免疫吸附试验。

18.根据权利要求17所述的设备，其中所述酶联免疫吸附试验是侧流化验。

19.根据权利要求1所述的设备，其中所述室具有对于所述杯的多于一个的分立开口。

20.根据权利要求1所述的设备，其中所述室具有对于所述杯的无界开口。

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