CN107262177B - 化学指示剂装置 - Google Patents

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Abstract

一种化学指示剂装置，包括壳体，所述壳体包括观看口、提供照明的装置和测试管管舱，所述观看口、提供照明的装置和测试管管舱被构造成：观察者能从侧面看到测试管。

Description

化学指示剂装置
本申请是弗洛雷森特里克公司2013年6月28日申请的发明名称为“化学指示剂装置”、申请号为201380043564.7(国际申请号为PCT/US2013/048750)的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年6月28日在美国专利商标局提交的美国临时申请第61665584号，该临时申请整体通过引用包含于此，包括但不限于后面具体出现的那些部分。通过引用所作出的包含有如下例外：在上面引用的申请的任何部分与本申请不一致的情况中，本申请优先于所述上面引用的申请。
技术领域
本发明总体上涉及一种侧视的化学指示剂装置。更具体地说，但不一定是全部，本发明涉及一种装置，用于提供简单、便携、低成本的、用于检测化学指示剂在反应容器中的存在的装置。
背景技术
长久以来，通过用各种波长的电磁辐射照射所研究的化学化合物得到的读取来辅助科学处理。例如，在DNA扩增领域，各种荧光染料和荧光探针被利用来确定感兴趣的DNA序列是否扩增了。根据荧光染料或荧光探针的类型，通过将研究中的荧光染料或荧光探针暴露于合适的电磁辐射并通过带颜色的滤光器查看所产生的荧光，就能揭示出荧光。
这是在分析PCR扩增产物中使用的标准技术。PCR扩增一般是在微型测试管中进行的。因为PCR可能要数小时进行，所以，批量地同时进行多个PCR反应，一般来说是最有效的，并因此是优选的。为了实现这个目的，在一组测试管中同时进行多个反应。由于PCR装置的空间要求，所以，成批的测试管最普遍地是排列成方形或圆形构型。
发明内容
在传统PCR热循环试验中使用的方形或圆形构型的测试管要求，任何可视荧光检测要利用通常设置在测试管下方的光源通过从上方观看测试管来进行，反之亦然。这对于检测荧光来说是不太理想的布置，因为从下方来的光会使观看者的眼睛炫目。这会冲掉大量荧光，造成荧光的差异难以被检测出来。从与光照射测试管的方向大约垂直的角度观看测试管时，视觉检测会更好地进行。然而，按传统方形或圆形构型排列的测试管使得难以从侧面观看(即便不是不可能)，这是由于从观看者的视角来看，最接近观看者的测试管会挡住更远些的测试管的事实。
利用更新、更快的方法扩增DNA，就不必大批量进行扩增。利用更新的扩增方法，能够以具有成本效益的方式对小批量DNA进行扩增。这允许测试管按排排列或按几个交叉排排列。而这又允许能够从侧面观看测试管，或者从与照射方向大约垂直的角度观看测试管。
于是，下面的说明书公开了人眼可读的用于定性和定量检测的化学和生化检测器。
该检测器提供对荧光、磷光、冷光、电化学或比色结果的定性和定量检测。该装置还适合于多种显色反应，包括双重、三重以及更高量级的多重反应。在一个用于荧光读取的例子中，该装置可被构造为使用报告染料匹配的激励源(一个或多个)和发射匹配结果(一个或多个)滤光，使用报告染料匹配的多个激励源和发射匹配的多个结果滤光的反应。
该检测器被设计为能够适应于现有测试所要求的任何形式的化学或生化读取。该系统的灵活性在该装置的两个设计特征：1)基于用户的化学和生化检测是大量的，因为该装置能容易地适应任何所期望的照射源，并与任何所期望的滤光方法相结合。照射选择和指示剂滤光的组合，使得荧光、磷光、冷光或比色指示剂的多种可能组合可构造在该检测器中。
该装置使得宽范围的可能波长的光能够结合荧光团和该装置上、观看者上(眼镜)或该装置和观看者两者上的检测滤光使用。
本发明的特征和优点将在下面的描述中提出来，这些特征和优点部分会从该描述中变得清楚，或者无需过度试验就可以从本发明的实践中学习到。借助于在权利要求书中特别指出的仪器和组合，本发明的特征和优点可以被实现并获得。
附图说明
本发明的特征和优点，通过思考下面结合附图给出的详细描述，将变得清楚。在附图中，
图1是该装置的透视图；
图2是该装置的分解图；
图3是该装置的部分切除的视图；
图4是容纳热单元的该装置的另一实施例的部分切除的视图；
图5是具有各排支架的该装置的另一实施例的俯视图；
图6是具有可旋转窗的该装置的另一实施例的侧视图。
具体实施方式
为了促进对根据本发明原理的理解，现将参照图中示出的实施例，并使用具体的语言来描述这些实施例。然而，要理解的是，本发明范围并不因此要受到任何的限制。对这里阐释的发明特征的任何改变和进一步变型，以及对这里阐释的本发明原理的任何其他应用(这些情况对于掌握了本发明的本领域技术人员而言一般都会发生)，都应被认为是在本发明要求保护的范围之内。
在本发明公开和描述之前，应该理解，本发明不限于这里所公开的具体构造、工艺步骤和材料，因为这些构造、工艺步骤和材料在某种程度上可以改变。还应该理解，这里所采用的术语仅仅是用于描述具体实施例的目的，并不是要具有限制性，因为本发明的范围将仅仅由权利要求及其等同物限制。
这里引用来描述本发明背景并提供有关其实践的额外细节的任何出版物和其他参考资料，通过引用整体包含于此，以下情形除外：在所述参考资料的任意部分与本申请不一致的情况中，本申请优先于所述参考资料。这里所讨论的参考资料被提供只是为了其在本申请的申请日之前的公开内容。其中的任何内容都不应解释为这样的暗示或承认：发明人由于在先公开而不能比这种公开早，或者不能将本发明区别于参考资料中所公开的主题。
必须注意：在本说明书和权利要求书中，单数形式包括多个指称对象，除非上下文清楚地另有说明。
在描述并且要求保护本发明时，将会根据下面提出的定义来使用下面的术语。
本发明中使用的术语“包括”、“包含”、“含有”、“特征在于”及其语法上的等同表述是包容性的或开放式的术语，不排除额外的、未提及的特征或方法步骤。
本发明中使用的短语“由……构成”及其语法等同表述，排除没有在该权利要求中指明的任何特征、步骤或成分。
本发明中使用的短语“基本由……构成”及其语法等同表述，将一个权利要求的范围限制到指明的材料或步骤，以及不会实质性影响所要求保护的发明的基本的、新颖的一个(或多个)特征的那些材料或步骤。
本发明中使用的术语“近”，应广义地指最近部分的概念。
本发明中使用的术语“远”，应一般性地指“近”的相反，并因此指的是更远的部分，或最远的部分，具体取决于上下文。
本发明中使用的短语“沿着至少部分从近到远的方向”，应一般性地指方向的二维概念，其中，“从近到远”的方向限定了一个方向或维度。一个物件相对于“从近到远”的方向沿着非平行反向延伸，也就是说，相对于“从近到远”的方向不是直角，因此涉及到两个方向分量，一个方向分量是沿着“从近到远”的方向，另一个方向分量是正交于“从近到远”的方向。
图1绘出的是便携式手持电池操作装置10，用于观察化学指示剂的视觉信号。如图1所绘，该装置包括本体14。在一个实施例中，本体14的大小和形状被确定为便于把持在个体用户的手中。本体14包括打开/关闭开关18，该开关18启动装置10的照射特征(未示出)。装置10还包括防护罩20。防护罩20可移除地附接到本体14。可移除的防护罩20包括开孔22。这个开孔22的大小和形状被确定为接收窗26。该窗26可以用本领域技术人员已知的玻璃、塑料、云母、任何聚合物或其他合成材料构成。窗26既可以是透明的，也可以是不透明的。窗可以是带颜色的。在所绘实施例中，窗26被永久性固定到防护罩20。防护罩20能够从本体14移除。在这个实施例中，可以使用多个防护罩20，其中，每一个防护罩20都具有不同颜色的窗26。这个实施例允许用户通过将不同的防护罩20附接到本体14上而用不同的颜色对窗26进行替换。虽然在图1所绘实施例中的电源是电池，但是，电源可以是来自传统墙壁插座的交流电、太阳能板或者本领域技术人员已知的任何其他电源。
在另一个实施例中，防护罩20被永久性地固定到本体10。在这个实施例中，窗26可移除地附接到防护罩20。这样允许用户通过移除当前就位的窗26并替换以所期望颜色的窗26而使用不同颜色的窗26。
图2绘出了装置10的分解示意图。本体14包括至少一个测试管壳体40。所述至少一个测试管壳体40几乎是中空的，并包括管舱34，管舱34的大小和形状被确定为接收测试管38。测试管38在其开口端包括唇部，唇部的直径大于管舱34的直径。当将测试管38插进管舱34中时，唇部防止测试管38一路穿过管舱34。于是，测试管40和管舱34提供了一种结构，用以将测试管悬挂并保持在被照射并被观察者观看的合适位置。
测试管壳体40包括开口30，开口30允许看到测试管壳体40的内部。开口30的位置被确定为与防护罩20中的开孔22对齐，因此，用户得以清除地看到测试管壳体40的内部。开孔22以及开口30被定位成使得至少一部分测试管38能够被观看者看到，于是，观看者在通过窗查看时几乎从侧面看到或几乎垂直于测试管38的长轴看到测试管38。
在另外的实施例中，至少一个测试管38可以通过夹子、支架或本领域技术人员已知的任何其他手段悬挂并保持就位。这样的实施例并不需要测试管壳体40和开口30，并允许直接经开孔看到测试管30。
图3绘出了本体14被部分切除的视图，其提供了装置10的电子架构的视图。根据该实施例中，本体包括与开关18电连通的电路板44。电子架构还包括与开关18电连通50的电源48，使得在开关18被接合时，电力从电源48流到电路板44。电路板44包括插座45，至少一个照射装置46可以被插进插座45中。照射装置46可以是灯泡、发光二极管或本领域技术人员更熟悉的任何其他照射装置。当电路板44被供电时，所述至少一个照射装置46照射测试管38。在图3绘出的实施例中，电路板44和所述至少一个照射装置46被设置在管舱34的下方，这样，当测试管38被悬挂到测试管壳体40的内部中时，所述至少一个照射装置从测试管的下方照射测试管。这样的结果是观看者经开孔和开口以与从所述至少一个照射装置发出的光的方向大致成直角地观看测试管。所发光的颜色可以通过变化照射装置46的类型进行改变。这可以通过替换电路板中的一个以上单个照射装置46来实现。作为替换方式，这可以通过拔下并移除现有的电路板，并用具有一个以上具有所期望颜色的照射装置46的电路板代替而实现。在一个替换方式中，电路板可以包括能够由用户选择的不同颜色的照射装置46。这可以例如通过下述方法实现：将一种颜色的所有照射装置46连接到电路板内的一个单个电路上，并允许用户给启动照射装置的一个以上电路供电，这些照射装置将产生所期望的特定的颜色的化学指示。
在一种替换实施例中，开孔22以及开口30被定位成使得观察者在通过窗查看时从相对光的角度成80°以上的角度看到测试管。
在一种替换实施例中，开孔22以及开口30被定位成使得观察者在通过窗查看时从相对光的角度成70°以上的角度看到测试管。
在一种替换实施例中，开孔22以及开口30被定位成使得观察者在通过窗查看时从相对光的角度成60°以上的角度看到测试管。
在一种替换实施例中，开孔22以及开口30被定位成使得观察者在通过窗查看时从相对光的角度成50°以上的角度看到测试管。
在一种替换实施例中，开孔22以及开口30被定位成使得观察者在通过窗查看时从相对光的角度成40°以上的角度看到测试管。
在一种替换实施例中，开孔22以及开口30被定位成使得观察者在通过窗查看时从相对光的角度成30°以上的角度看到测试管。
在一种替换实施例中，开孔22以及开口30被定位成使得观察者在通过窗查看时从相对光的角度成20°以上的角度看到测试管。
在一种替换实施例中，开孔22以及开口30被定位成使得观察者在通过窗查看时从相对光的角度成10°以上的角度看到测试管。
在一种替换实施例中，开孔22以及开口30被定位成使得观察者在通过窗查看时从相对光的角度成5°以上的角度看到测试管。
在一种替换实施例中，开孔22以及开口30被定位成使得观察者在通过窗查看时从相对光的角度成1°以上的角度看到测试管。
在图4绘出的另一实施例中，装置包括靠近测试管38设置的一组热单元58，从而与测试管38热连通。热单元58与电路板44电连通，使得在电路板44被供电时，热单元58被供电。热单元58和电源48之间的电连接50可具有至少一个电阻59、或者本领域技术人员已知的一些能够减小供给一个以上热单元的电流的其他器件，使得供给到在测试管的一侧上的热单元的电流大于供给到在测试管的另一侧上的热单元的电流。电流差引起热单元58之间的温度差足以在测试管内产生对流。在图4所绘实施例中，热单元58大体上与测试管38的形状相符，从而在热单元58和测试管38之间提供均匀的热传递。
在另一实施例中，装置10包括调节热单元的温度的装置。例如，一个以上的变阻器可以被包含在电源和热单元之间的线路中，这样，可以改变一个以上热单元58的温度。温度也可以由本领域技术人员已知的任何其他装置或装置的组合来控制。
在另一实施例中，装置10可具有加热元件和/或冷却元件，这样使得该装置在设定温度范围内进行热循环试验。
在另一实施例中，该装置不具有内部光源，而是包括通向本体内部的开口。该开口可以位于装置10的后部或底部。开口部分的大小和形状被确定为允许来自装置10外面的光源的照射进入装置10并照射测试管38。
在另一实施例中，该装置具有光敏仪器，其能够记录从测试管发出的光的波长。该光敏仪器与能够执行机器可读代码的处理器电连通，该机器可读代码将记录的波长转换为数字格式。然后这个数字化的数据被存储在与处理器电连通的存储装置中。该数字化数据也可以被显示在与处理器和/或存储装置电连通的输出装置中。
在另一实施例中，防护罩20中的开孔22不包括窗26。在这个实施例中，观看者使用在装置外部的滤光器使得指示剂可见。例如，滤光器可包括玻璃，带有具有合适颜色的透镜。
在另一实施例中，光源被设置于测试管38的侧面，而观看开孔被设置在测试管38的上方。在另一实施例中，光源被设置于测试管38的侧面，而观看开孔被设置在测试管38的下方。在另一实施例中，光源被大体设置于测试管38的上方，而观看开孔22被设置于测试管38的侧面。
在图5绘出的另一实施例中，测试管管舱34交错地被排列成至少两排。如图5所绘，测试管管舱34被排列成第一排64和第二排60。测试管管舱34以交错形式排列，使得观看者通过开孔查看，第二排60中的测试管38不被第一排64中的测试管38挡住。
在图6所绘的另一实施例中，具有变化颜色的窗68被结合到装置10内的连续带机构70中。带机构70在两个可旋转轮72之间拉伸。可旋转轮之一固定于致动轮76。当致动轮76转动时，引起带机构移动，这又引起具有变化颜色的窗68在至少一个可旋转轮72之间移动。按此方式，用户可以通过操纵致动轮76改变窗68的颜色，直到具有所期望颜色的窗出现在开孔22的前面。当不同颜色的窗68在可旋转轮之间移动时，它们连续地经过开孔22。另外，图6绘出了附接在装置10上部的盖80。盖80以能够阻挡至少一部分环境光的方式进行构造。
在另一个实施例中，装置10很大，不易于手持。

Claims (9)

1.一种化学指示剂装置(10)，包括：
电路板(44)；
多个热单元(58)，其可操作地联结于所述电路板(44)；
壳体(40)，所述壳体包括：
开口(30)；
光源(46)；
将多个测试管中的至少一个测试管(38)保持在合适位置以能经过所述开口(30)看到所述测试管(38)的结构(34)，和
多个管舱(34)，所述多个管舱中的每一个管舱都被构造成接收所述多个测试管中的一个测试管(38)，从而在使用期间，放置在所述多个管舱中第一管舱内的第一测试管的第一侧位于所述多个热单元中第一热单元(58)的附近，且与所述第一侧相对的所述第一测试管的第二侧位于所述多个热单元中第二热单元(58)的附近，且放置在所述多个管舱中第二管舱内的第二测试管的第一侧位于所述第二热单元的附近，且所述第二测试管的第二侧位于所述多个热单元中第三热单元的附近，所述电路板(44)被构造成
将所述第一热单元(58)加热到第一温度，将所述第二热单元加热到第二温度且将所述第三热单元加热到第三温度，所述第一温度与所述第二温度不同，且所述第二温度与所述第三温度不同，
使得在所述第一热单元和所述第二热单元之间形成第一温度梯度，所述第一温度梯度足以在放置于所述第一测试管(38)中的样本中在所述第一测试管的所述第一侧和所述第二侧之间引起对流，且
使得在所述第二热单元和所述第三热单元之间形成第二温度梯度，所述第二温度梯度足以在放置于所述第二测试管(38)中的样本中在所述第二测试管的所述第一侧和所述第二侧之间引起对流。
2.权利要求1所述的装置，其中所述电路板(44)被构造成通过向所述第一热单元施加第一电流来加热所述第一热单元(58)，并通过向所述第二热单元施加第二电流来加热所述第二热单元(58)，从而形成所述第一温度梯度，所述第一电流与所述第二电流不同。
3.权利要求1所述的装置，其中所述第一热单元(58)与所述第一测试管(38)的所述第一侧相符，且所述第二热单元(58)与所述第一测试管(38)的所述第二侧相符。
4.权利要求1所述的装置，其中所述电路板(44)被进一步构造成使所述第一热单元(58)和所述第二热单元(58)在预定温度范围内进行热循环。
5.权利要求1所述的装置，其进一步包括对应于所述多个热单元(58)的多个电阻(59)，每个电阻都设置在所述电路板(44)和其对应的热单元之间。
6.权利要求1所述的装置，其中所述光源(46)包括可操作地联结于所述电路板(44)的多个激励源，每个激励源都对应于所述多个管舱中不同的一个管舱(34)，每个激励源都被构造成在使用期间照射位于其对应管舱中的对应测试管(38)。
7.权利要求1所述的装置，其中所述开口包括在所述装置的一侧上形成的透明窗(26)，所述透明窗被构造成允许看到所述装置的内部。
8.权利要求7所述的装置，其中所述透明窗(26)是带颜色的。
9.权利要求7所述的装置，其中所述透明窗(26)是可移除的。
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