CN111480075B - 用于测试生物样品的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种生物样品的测试方法，该方法包括：提供具有照相机的离心机样品保持件；在所述离心机样品保持件的凹部中设置包括流体测试介质的透明容纳部，其中，照相机设置成对容纳部的包括所述流体测试介质的部分成像；将所述生物样品设置在所述容纳部中的所述流体测试介质上方，且不与所述流体测试介质接触；以及在使样品保持件离心的同时，用照相机对所述生物样品与所述流体测试介质的混合物成像。

Description

用于测试生物样品的方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年12月19日提交的欧洲专利申请第17208591.2 号的优先权并要求其权益，其以参见的方式纳入本文。

技术领域

本发明涉及一种使用离心机测试生物样品、具体地是引入凝胶卡中的生物样品的方法和对应的设备。

背景技术

离心机是一种使物体绕固定轴旋转并施加垂直于旋转轴的强的向外力的设备。离心机使用沉积原理进行工作，其中向心加速度导致密度较大的物质和颗粒沿径向方向向外运动。同时，密度较小的对象移位并运动至中心。在使样品管中不同密度的流体或材料离心时，径向加速度会使密度较大的流体或材料沉降至管的底部，而低密度的流体或材料通常上升至顶部。

如图1所示，能够以已知方式将多个样品管收集在“凝胶卡”10中。样品管可以是微管12，并且可以填充有测试介质，例如流体测试介质14(最终包括用于待分析的生物样品的反应物14)。例如，如果生物样品是血液或血液衍生物(例如血浆、血清或红细胞)，则微管中的流体测试介质可以包括右旋糖酐丙烯酰胺凝胶，这种凝胶可以包含网状剂、例如二级抗体(例如抗人球蛋白或抗人IgA抗体)。然后，在对卡进行培养(例如在37℃下15分钟) 并使卡10离心预定时间(例如10分钟)之前，可以经由微管12的顶部移液管端口16将包括患者血清(或血浆)和试剂的生物样品、例如其上具有抗原或抗体的试剂红细胞或包被的颗粒添加至微管12。

在离心机中，样品容纳部(比如上文的卡10)通常保持在样品保持件或“吊篮”或“摆动桶”中。样品保持件具有样品容纳部保持凹部，当离心机静止时，凹部基本保持垂直，并具有面向上的输入端口。因此，当离心机静止时，样品容纳部可以通过输入端口“落入”凹部中。样品保持件铰接连接于离心机的臂或转子的外端，使得样品容纳部保持凹槽和样品容纳部在离心机运行时通过加速度基本保持水平，从而使样品沿径向方向远离旋转轴加速。离心机通常包括多个样品保持件，这些样品保持件附连于离心机的旋转部分、比如离心机臂或离心机转子，从而允许使多个样品容纳部同时离心。

使用已知的离心机的不便之处在于，在能够评估离心结果之前，需要等待离心操作结束。

图2示意性地示出了如EP 2,124,054所述的免疫诊断测试装置20；包括离心机22，设置在所述离心机附近的至少一个成像器24，使得在其中测试元件能够产生可分级的、可感知的凝集反应的预定的离心时间段结束之前能够捕获至少一个测试元件26的至少一个图像，所述反应通过离心加速。在预定离心时间段结束之前获得的测试元件的捕获图像包括预测数据，该预测数据指示在离心时间段结束之前是否可以停止测试，从而允许减少离心时间。然而，发明人已经注意到，在如图2所示的设备中，在离心机旋转的同时，成像器24仅具有有限的时间来捕获每个测试元件26的图像，所述有限的时间随着离心机22承载的测试元件26的数量而减少(对于给定的离心机速度)。进一步地，离心机22承载的测试元件26越多，在成像器24可以对任何特定的测试元件 26成像之前，成像器24的视野被阻挡的时间越长，并且捕获每个测试元件26 的图片的时间越有限。由于上述缺点，即使使用高质量的照相机成像器24，离心机22也几乎不能包括四个以上的测试元件26以正确地操作，这使得设备的构造和操作是昂贵的。

如上所述，图2所示的设备仅允许在离心期间观察最大数量为四个的测试元件26，并且仅使用能够非常快速地获取图像的昂贵的照相机24。需要一种方法和/或设备，该方法和/或设备允许在使样品离心的同时对四个以上的测试元件成像。

此外，能够自动检查离心机中引入的测试元件是否适合离心的方法尚未知。如下文所详细描述的，测试元件可能不适于离心；要么是因为它使用了过期的(不新鲜的)或已干燥的测试介质，要么是因为例如在离心步骤开始之前，不恰当地使生物样品与测试介质过早接触。需要一种方法和/或设备，该方法和/或设备将允许自动检查引入离心机中的测试元件是否适合离心。

发明内容

本发明的实施例提供了一种测试生物样品的方法，该方法包括：将所述生物样品放置在与照相机或成像装置具有固定的关系的测试容纳部中，并且在使测试容纳部离心的同时对所述生物样品在测试容纳部中的位移成像。

本发明的实施例涉及测试生物样品的方法，该方法包括：提供具有照相机的离心机样品保持件；在所述离心机样品保持件的凹部中设置包含测试介质的透明容纳部，其中，照相机设置成对容纳部的包含所述测试介质的部分成像；将所述生物样品设置在所述容纳部中的所述测试介质上方，且不与所述测试介质接触；以及在使样品保持件离心的同时，用照相机对所述生物样品与所述测试介质的混合物成像。

根据本发明的实施例，该方法还包括利用照相机对所述生物样品在所述容纳部中的所述测试介质上方且不与所述测试介质接触的所述设置进行成像。

根据本发明的实施例，该方法还包括在将所述生物样品的所述设置在所述容纳部中的所述测试介质上方且不所述测试介质接触之前，用照相机对所述容纳部中的所述测试介质成像。

根据本发明的实施例，该方法还包括在使样品保持件离心的同时，用照相机对测试介质的顶表面(上表面)成像。

根据本发明的实施例，该方法还包括将所述离心机样品保持件铰接地联接于离心机的旋转部分。

根据本发明的实施例，该具有照相机的离心机样品保持件是各自具有照相机的多个离心机样品保持件中的一个；并且该多个离心机样品保持件每个铰链联接于所述离心机的旋转部分。

根据本发明的实施例，该方法还包括在照相机与容纳部之间提供镜子。

根据本发明的实施例，该方法还包括提供光源，该光源设置成用于照亮容纳部的由照相机成像的包括所述测试介质的部分。

根据本发明的实施例，光源设置成用于通过透明度来照亮容纳部的由照相机成像的包括所述测试介质的部分。

根据本发明的实施例，凹部设置成用于接纳各自均包括测试介质的多个透明容纳部，并且照相机设置成对接纳在所述凹部中的所述多个容纳部中的每个的至少一部分进行成像。

根据本发明的实施例，照相机包括至少两个照相机，每个照相机设置成对不同的容纳部或对一个容纳部的不同部分成像。

根据本发明的实施例，多个透明容纳部连结在一起以沿着塑料卡的边缘形成行。

本发明的实施例还包括用于测试生物样品的设备，该设备包括：具有照相机的离心机样品保持件；离心机样品保持件包括凹部，该凹部设置成接纳包括测试介质的透明容纳部，其中，照相机设置成当所述容纳部被接纳在所述凹部中时对容纳部的包括所述测试介质的部分成像；所述照相机设置成在使所述容纳部离心的同时对所述测试介质与生物样品的混合进行成像，所述生物样品在使所述容纳部离心之前设置在所述容纳部上方且不与所述容纳部中的所述测试介质接触。

根据本发明的实施例，照相机设置成对所述生物样品成像，所述生物样品设置在所述容纳部中的所述测试介质上方且不与所述测试介质接触。

根据本发明的实施例，照相机设置成在所述生物样品设置在所述容纳部中的所述测试介质上方且不与所述测试介质接触之前对所述容纳部中的所述测试介质成像。

根据本发明的实施例，照相机设置成在使样品保持件离心的同时还对测试介质的顶表面成像。

根据本发明的实施例，设备还包括用于使所述离心机样品保持件离心的离心机，所述离心机样品保持件铰接地联接于所述离心机的旋转部分。

根据本发明的实施例，具有照相机的所述离心机样品保持件是各自具有照相机的多个离心机样品保持件中的一个，并且该多个离心机样片保持件各自铰接地联接于所述离心机的旋转部分。

根据本发明的实施例，该设备还包括在照相机与容纳部之间的镜子。

根据本发明的实施例，该设备还包括光源，该光源设置成用于照亮容纳部的由照相机成像的、包括所述测试介质的部分。

根据本发明的实施例，光源设置成用于通过透明度来照亮容纳部的由照相机成像的、包括所述测试介质的部分。

根据本发明的实施例，凹部设置成用于接纳各自均包括测试介质的多个透明容纳部，照相机设置成对接纳在所述凹部中的所述多个容纳部中的每个的至少一部分成像。

根据本发明的实施例，照相机包括至少两个照相机，每个照相机设置成对不同的容纳部成像。根据本发明的实施例，多个透明容纳部连结在一起以沿着塑料卡的边缘形成行。

从随后的详细描述和附图中，这些和其它特征及优点将变得更加明显。在附图和说明书中，附图标记表示各种特征；在附图和说明书两者中，相同的附图标记表示相同的特征。

附图说明

图1示出了可以在本发明的实施例中使用的已知的样品凝胶卡。

图2示出了具有成像能力的已知的离心机。

图3是根据本发明的实施例的使用一个离心机样品保持件的离心机的局部投影图。

图4是根据本发明的实施例的使用两个离心机样品保持件的离心机的俯视图。

图5A是根据本发明的实施例的离心机样品保持件的一部分的侧视图。

图5B是图5A所示的离心机样品保持件的部分的俯视图。

图6A是根据本发明的实施例的离心机样品保持件的各部分的侧视图。

图6B是图6A所示的离心机样品保持件的各部分的俯视图。

图6C是图6A所示的离心机样品保持件的各部分的正视图。

图7A是根据本发明的实施例的离心机样品保持件的各部分的侧视图。

图7B是图7A所示的离心机样品保持件的各部分的俯视图。

图7C是图7A所示的离心机样品保持件的各部分的正视图。

图8是根据本发明的实施例的离心机样品保持件的立体图。

图9示出了根据本发明的实施例的方法。

图10示意性地示出了根据本发明的一实施例的离心机。

图11示意性地示出了根据本发明的一实施例的离心机。

图12是根据本发明的一实施例的离心机样品保持件的侧视图。

具体实施方式

在以下描述中，阐述了许多细节以清楚地描述本文中公开的各种具体实施例。然而，本领域技术人员将理解，在没有以下讨论的所有具体细节的情况下，可实施本发明。在其它情况下，为了不使本发明变得不清楚，没有描述众所周知的特征。

本发明的一实施例涉及测试生物样品的方法，该方法包括：提供具有照相机的离心机样品保持件；在所述离心机样品保持件的凹部中设置包含测试介质的透明容纳部，其中，照相机设置成对容纳部的包含所述测试介质的部分成像；将生物样品设置在所述容纳部中的所述测试介质上方，且不与所述测试介质接触；并且在使样品保持件离心的同时，用照相机对所述生物样品与所述测试介质的混合成像。在本发明中，“透明”容纳部是具有如的下至少一部分的容纳部：该至少一部分对传感器/照相机使用的波足够透明，以允许传感器/照相机对容纳部内部成像。测试介质可以是流体、凝胶或多孔介质。

根据本发明的一实施例，术语“设置生物样品”可以意指经由移液管端口、例如顶部移液管端口将生物样品引入透明容纳部(例如透明容纳部的培养室内)。根据本发明的实施例，生物样品可以与试剂一起设置在透明容纳部中。生物样品可以在将所述试剂设置在所述容纳部中之前、之后或同时设置。根据本发明的实施例，生物样品可以作为与试剂的混合物设置在透明容纳部中 (即，生物样品与所述试剂混合，然后产生的混合物设置在透明容纳部中)。

根据本发明的实施例，“试剂”能够与要在生物样品中待检测的分析物络合(例如结合)以形成试剂-分析物络合物。根据本发明的实施例，试剂包括或包含针对红细胞抗原(例如，针对血型抗原)的抗体、红细胞或其上具有抗原、抗体或任何其它分析物配体的包被颗粒(例如，乳胶颗粒、微球或微粒)或其混合物。

根据本发明的实施例，生物样品可以包括或包含血液(例如全血)、血液衍生物(例如血浆、血清和/或红细胞)或其混合物。如本文所述的测试介质、具体地是流体测试介质可以是包括分离基质的任何介质，其提供筛分效果，使得在离心力作用下，当生物样品中存在待检测的分析物，则所述待检测的分析物(i)如果形成分析物/试剂络合物(或分析物/试剂/网状剂络合物)，则将留在分离基质上或分离基质内，或者(ii)如果不存在此类络合物，则沉积在分离基质之下。

根据本发明的实施例，分离基质可以是惰性材料，即不会与待检测的分析物或本文定义的试剂或网状剂发生任何非特异性反应的材料。示例性惰性材料包括但不限于琼脂糖、聚丙烯酰胺、聚葡萄糖、苯乙烯-二乙烯基苯聚合物或玻璃珠。根据本发明的实施例，分离基质可以是凝胶，例如包括葡聚糖丙烯酰胺的凝胶。

根据本发明的实施例，流体测试介质可以至少包括分离基质(例如凝胶)和上清(例如上清液)。根据本发明的实施例，流体测试介质还可以包括试剂，该试剂可以存在于例如分离基质和/或上清中。根据本发明的实施例，流体测试介质还可以包括网状剂，该网状剂可以存在于例如上清和/或分离基质中。如本文所用，网状剂可以是能够交联抗体、敏化红细胞或敏化颗粒的生物分子。示例性网状剂包括但不限于二级抗体(例如抗人球蛋白(抗人IgG抗体) 或抗人IgA抗体)、蛋白质A和链霉亲和素。

图3是具有用于实现上述方法的照相机的离心机样品保持件34的局部投影图。所示的样品保持件34铰接联接于离心机32的示例性四臂转子30 的臂的端部36。离心机包括图3中的四个臂，但如下文所详细描述的，它可以包括多于四个臂。根据本发明的实施例，离心机样品保持件34包括照相机38。在本发明中，术语“照相机”是指能够生成样品的图像的任何传感器。根据本发明的实施例，能够捕获允许生成样品的图像的数据的传感器可以用作“照相机”。根据本发明的实施例，离心机样品保持件34包括凹部40，该凹部40 用于接纳至少一个待离心的透明容纳部12；并且照相机38设置成使接纳在凹部40中的透明容纳部12的至少期望的部分成像。

在所示的实施例中，透明容纳部12是凝胶卡42的一个容纳部，并且凹部40成形为可从顶部开口滑动地接纳凝胶卡42。如下文所详细描述的，根据本发明的实施例，凹部40可以包括凝胶卡42可以通过的内腔；其中，闭锁件将凝胶卡保持在凹部中的以下位置中，在该位置中照相机对凝胶卡的各容纳部成像。例如，在离心之后，可以打开闭锁件，让凝胶卡通过凹部掉落，以丢弃凝胶卡。

如下文详细描述的，根据本发明的实施例，透明容纳部12可以在窄的内腔13中包含诸如凝胶(以及最终其上清)之类的流体测试介质，并且可以包括凝胶(及其上清)上方的区域，例如窄的内腔13的充气顶部区段17，在其上方可保持一滴液体试剂或生物样品(在容纳部的可用作培养室的位置15 中)，且不与凝胶/流体测试介质14接触，例如通过气泡(也称为“气隙”) 与凝胶(及其上清)/流体测试介质分离。根据本发明的实施例，凝胶卡42可以包括：包括凝胶14及其上清的反应室；能够接纳待测样品并位于反应室上方的培养室；以及在物理上分离上述两个室的气隙。

对样品保持件34中透明容纳部12的离心使生物样品(和可能已添加至培养室的(一种或多种)试剂)向凝胶/流体测试介质运动，然后与凝胶和/或其上清中可能存在的(一种或多种)试剂和/或(一种或多种)网状剂接触。如果待测分析物存在于生物样品中，则最终形成分析物/试剂络合物(或分析物/试剂/网状剂络合物)，在离心期间与凝胶混合时其留在凝胶上或凝胶内。如果生物样品中不存在待检测的分析物，则在与凝胶混合之后，比凝胶密度更大的生物样品在凝胶/流体测试介质中通过离心加速度朝向透明容纳部12的外端移位。根据本发明的实施例，照相机38设置成对生物样品与流体测试介质的混合成像，以及对该混合(物)在透明容纳部12中的流体测试介质中的潜在的 (可能的)位移成像。

根据本发明的实施例，离心机样品保持件34包括镜子44，该镜子 44设置成将凝胶卡42的期望部分的图像引导至照相机38。如上所述，根据本发明的实施例，透明容纳部12可以是凝胶卡42的一个容纳部。凝胶卡42可以与图1所示的凝胶卡10相同，凝胶卡包括多个透明容纳部12，每个透明容纳部12具有移液管端口16(图3中未示出)，并连结在一起，从而形成一排容纳部，每个容纳部具有沿着塑料卡10边缘的开口或端口。如下文所详细描述的，根据本发明的实施例，样品保持件34设置成使得当凝胶卡42被接纳在凹部40中时，每个容纳部12的移液管端口16可由移液管触及。具体地，当离心机不旋转时，样品保持件在离心机的臂的端部36处悬挂在铰接部上，使得凹部40基本上遵循垂直面，从而保持透明容纳部管12垂直，其移液管端口 16各自均可由位于离心机上方的移液管触及。

根据本发明的实施例，照相机38设置成对凝胶卡42的每个容纳部 12的至少期望的部分成像。根据本发明的实施例，凝胶卡42的容纳部12的所述期望部分是透明的，并且照相机38设置成对容纳部12中的生物样品成像。在图3所示的示例中，照相机38设置成使得照相机38的视野轴线平行于凝胶卡42的平面，并且镜子44相对于照相机38的视野轴线设置成45度角。这使得来自凝胶卡42的光转向90度以朝向照相机38；并且允许在照相机38的焦平面中设置凝胶卡42，而无论照相机38的焦距是多少，只对样品保持件34 的厚度具有有限的增加(大约是镜子44的高度的几倍)。这允许例如使用能够同时对凝胶卡42的所有容纳部12成像的单个照相机38。

根据本发明的实施例(在下文图6B中所示)，照相机38可以包括两个(或更多)照相机38'、38"，每个照相机设置成对凝胶卡42的不同容纳部12成像。或者，两个照相机可以设置成对相同容纳部的不同部分各自成像。

根据本发明的实施例，离心机样品保持件34还包括光源46；所述光源设置成照亮由照相机成像的透明容纳部12的至少所述期望部分。在所示的示例中，所有透明容纳部12的一侧(经由镜子44)朝向照相机38，并且光源46设置成将光引导至透明容纳部12的相对侧(另一侧)，所述光通过透明度来照亮容纳部的内容物，使得照相机可以对其成像。光源可以是LED光源 (具有一个或多个发光二极管)。光源可以包括其自己的电源(电池)，或者可以使用来自照相机或离心机的电源。作为替代方案，光源可以设置成照亮由照相机成像的样品的面。在所示的示例中，光源46设置成沿平行于凝胶卡42 的方向发射光，并且另一镜子48设置成将所述光垂直于凝胶卡42重定向。这样就可以用单一光源46照亮凝胶卡42的所有容纳部12，而无论凝胶卡42与光源46之间所需的距离，样品保持件34的厚度都只有有限的增加(大约是另一镜子48的高度的几倍)，以仅用光源46完全照亮所有容纳部12。

根据本发明的实施例(在下文图6B中所示)，光源46可以包括两个(或更多)光源46'、46"，每个光源设置成照亮凝胶卡42的不同容纳部12。有利的是，提供了根据本发明一实施例的样品保持件34，其联接于常规离心机的臂。因此，根据本发明的实施例组装离心机可以包括仅用根据本发明的实施例的样品保持件替换已知的离心机的已知的样品保持件。

图4是图3中所示的离心机32的俯视图，该离心机32承载两个离心机样品保持件34'、34"，这两个离心机样品保持件与图3中所示的离心机样品保持件34相同，用于实现根据本发明实施例的方法。为便于参考，离心机样品保持件34'示出为返回垂直静止位置，而样品保持件34"示出为在离心期间取下时处于水平位置。为了便于比较，图4所示的离心机的两个臂在其端部铰接地承载已知的、相同的样品保持件50'，50"，每个样品保持件设置为承载凝胶卡42。样品保持件50'示出为在离心期间取下时处于水平位置，而样品保持件50"示出为处于垂直静止位置。

图5A是图3中所示的离心机样品保持件34横截面的侧视图，示出了被保持在凹部40中的样品凝胶卡42。凝胶卡42示出为具有六个容纳部12，但本发明的实施例可以适用于具有任意期望数量的容纳部的任何适当样的品卡(或可以适用于任何适当的透明容纳部)。根据本发明的实施例，凹部40 的壁上的侧开口52暴露凝胶卡42的容纳部12，使得容纳部(及其内容物)从离心机样品保持件34的一侧可见。根据本发明的实施例，凝胶卡42可以带有识别码，例如可以读取以跟踪凝胶卡42的标记54。标记54可以是条形码。标记54可以由照相机38读取。如上所述，凝胶卡42可以通过透明度(可以由于是透明的)而被照亮。这可以通过相对于凝胶卡42与侧开口52对称的侧开口(未示出)来实现。图5A还示出了轴56，该轴56允许将样品保持件34铰接地连接至离心机；以及凸缘58，该凸缘58防止样品保持件34旋转至凝胶卡 42的端口开口16将会甚至略微面向下的位置。最后，图5A示出了样品保持件34(包括图5A中未示出的元件)在横截面平面中、在样品保持件34的静止位置与离心位置之间所占据的空间60的面积。空间60说明根据本发明的、包括至少一个样品保持件的离心机必须包括与空间60围绕离心机轴的旋转相对应的自由空间的圆环(面)状(tore-shaped)体积，以允许样品保持件34不受阻碍地旋转。根据本发明的实施例，允许样品保持件34不受阻碍地旋转所需的自由空间基本上与允许已知样品保持件、比如图4所示的50'、50"不受阻碍地旋转所需的自由空间相同。

图5B是图5A所示的离心机样品保持件的部分的俯视图。根据本发明的实施例，凹部40包括突起61，这些突起61布置成与凝胶卡42的容纳部 12的形状协配，从而在凝胶卡42被保持在凹部40中时将凝胶卡42的容纳部 12保持在预定位置。

图6A、6B和6C分别是侧视图、俯视图和正视图，示出了根据本发明的实施例的离心机样品保持件的光源和照相机的位置。图6A与上述图5A 基本相同。图6B除了示出与图5B相同的元件外，还示出根据本发明的实施例如何相对于样品保持件34中的凹部40设置两个照相机38'、38"和两个光源 46'、46"。为清楚起见，未示出保持照相机和光源就位的机械结构。根据本发明的实施例，照相机38'设置成其视野轴线朝向侧开口52处，使得照相机38'能够在将凝胶卡42保持在凹部40中时直接对凝胶卡42的期望部分成像。在图6A-C的实施例中不使用如前所述的镜子44。在图6B所示的实施例中，照相机38'设置成对凝胶卡42的容纳部的第一半部成像；并且第二照相机38"设置成对凝胶卡42的容纳部的另一半布一致地成像。凝胶卡42的可由照相机成像的部分取决于照相机的视野及其焦距。

在图6B所示的实施例中，照相机38'、38"各自具有小焦距，该小焦距允许将照相机设置为与凹部40相距很小的距离，而且具有窄的视野，由此，每个照相机只能对样品的一部分成像，并且需要多个照相机来使样品正确地成像。在所示的实施例中，光源46'、46"相对于凹部40设置在照相机38'、 38"的对面，以通过透明度照亮凝胶卡42。在图6A-C的实施例中不使用如前所述的镜子48。凝胶卡42中可以由单一光源照亮的部分取决于光源与凹部40之间的距离。如图6B所示设置两个光源允许使光源与凹部之间的距离减小。光源和照相机的数量不一定相同。本发明的替代实施例是可能的，其中光纤可以用于将光从至少一个光源引导至样品，并从样品引导至至少一个照相机。注意，本发明的使用这种光纤设置的实施例允许将至少一个光源和照相机设置在样品保持件的不增加样品保持件厚度的位置处，因此，样品件的厚度可以保持为非常接近已知样品保持件的厚度。根据本发明的实施例，可以设置第一照相机来对多个透明容纳部成像，并且可以设置具有例如放大镜的附加照相机对使透明容纳部中的一个的特定部分(例如容纳部的底部)成像。

图6C是图6A和图6B所示的离心机样品保持件的各部分的正视图。

图7A、7B和7C分别是侧视图、俯视图和正视图，示出了根据本发明的实施例的离心机样品保持件的光源和照相机的位置。为清楚起见，未示出保持照相机和光源就位的机械结构。图7A基本上与上文的图5A相同，但它附加地示出了照相机38的位置，该照相机38设置为其视野轴线与凝胶卡42 的平面平行，例如上文关于图3所概述的。一致地，图7B与图5B相同，并且附加地示出照相机38以及一个光源46。如图6B所示，光源46相对于凹部 40设置为使得光源照亮的区域轴线垂直于凝胶卡42的平面(当凝胶卡42保持在凹部40中时)。然而，在图7B所示的实施例中，在光源46的输出部中设置可选的光漫射器62，以更均匀地照亮凝胶卡42。注意，在上述实施例中，还可以结合一个或多个光源使用漫射器。

图7C是图7A和图7B中所示的离心机样品保持件的各部分的正视图，该附图附加地示出了用于将光从凝胶卡42(当凝胶卡42保持在凹部40 中时)引导至照相机38的镜子44。即使图7A-C示出了结合镜子44的单个照相机38，也可以使用多个照相机。根据本发明的实施例，样品保持件34的一个或多个照相机包括无线通信电路64，该无线通信电路64设置成用于在照相机与数据处理电路68之间提供无线通信66。数据处理电路68可以是离心机的一部分，或者可以在离心机的外部。

图8是如图3中的示例所示的离心机样品保持件34的立体图，该样品保持件定向成使得照相机38位于该图示的前景上。图8还示出了轴56，该轴56允许将样品保持件铰接地联接至离心机；以及凸缘58，该凸缘58防止样品保持件34旋转至凝胶卡42的端口开口16将会面向下的位置。如图8示意所示，照相机38可以包括多个电路板70，这些电路板可以包括通信电路64、数据存储电路、图像处理电路和/或照相机的电源(例如电池)。如之前图3 所示的那样，图8示出了保持在凹部40中的凝胶卡42。根据本发明的实施例，电路板70可以包括加速计和/或测角电路，其设置成用于发出可与照相机捕获的图像相关联的数据。

图9示出了根据本发明的实施例的、使用具有样品保持件的离心机的方法72，该方法包括：提供73带有照相机的离心机样品保持件；并在所述离心机样品保持件的凹部中设置包括测试介质的透明容纳部，其中照相机设置成对容纳部的包括所述测试介质的部分成像(加载74)。该方法还包括将所述生物样品设置在所述容纳部中的所述测试介质上方，且不与所述测试介质接触 (最终在刺穿82之后，移液84)；以及在使样品保持件离心的同时利用照相机对所述生物样品与所述测试介质的混合物成像(离心和读取90)。

在如图3所示的实施例中，容纳部的“加载”可以涉及使带有透明容纳部12的凝胶卡42落入样品保持件34的凹部40中。然后，该方法可以包括在至少容纳部12中识别76样品。在如图3所示的实施例中，这可以涉及例如当凝胶卡42被引入凹部40中时使用照相机38读取凝胶卡42上的识别码54。替代地，识别码54可以设置在卡42上的如下位置处：当卡42保持在凹部40 中时，该位置始终可见。此识别步骤可以用于验证凝胶卡42使用正确的凝胶/ 流体测试介质。然后，该方法可以包括控制78容纳部12。在如图3所示的实施例中，这可以涉及使用照相机38可视地控制凝胶卡42的容纳部12中的凝胶/流体测试介质完好无损(对凝胶/流体测试介质的完整性检查，确保凝胶/流体测试介质不显得干燥或位置错误)。

然后，该方法可以包括将生物样品(以及可选的试剂)引入80容纳部12中。具体地，生物样品的这一引入可包括刺穿82隔膜(未示出)，该隔膜密封凝胶卡42的容纳部12的输入端口16；然后用移液管将生物样品引入 84容纳部12中(例如在所述容纳部的培养室中)；生物样品例如通过容纳部 12中的气泡(或“气隙”)与凝胶(及其上清)/测试介质隔离。然后，该方法可以包括可视地检查86培养室中的生物样品(是否)通过容纳部12中的所述气泡与凝胶/测试介质实际隔离。上述步骤确保在使用已知的离心机时，样品准备充分，且通常由操作员在利用机器辅助或不利用机器辅助的情况下执行。注意，无论出于何种原因，如果在开始离心之前，凝胶卡容纳部中的生物样品接触到凝胶/测试介质，例如，如果准备好的凝胶卡在放入离心机时撞到硬表面，则离心结果可能会出问题。因此，当使用已知的离心机时，通常需要在加载准备好的凝胶卡时格外小心。如上所概述的，根据本发明的实施例的方法包括用照相机对在每个容纳部中的测试介质上方且不与测试介质接触的生物样品的设置成像(即，对生物样品在培养室内的设置成像)，这允许自动检查生物样品和测试介质(是否)正确定位，直到离心开始为止，从而改善离心的可靠性。

已知的使凝胶卡离心的方法的另一个问题是，凝胶卡的凝胶/流体测试介质在卡存储期间可能已经移位或干燥，从而使卡无法使用。因此，使用已知的离心机涉及在将生物样品定位在凝胶/流体测试介质上方但不与其接触之前，可视地检查凝胶卡的容纳部中的凝胶/流体测试介质的状态(完整性)。如上所概述的，根据本发明的实施例的方法包括在将生物样品设置在容纳部中的凝胶/ 流体测试介质上方并且不与其接触之前，用照相机对容纳部中的凝胶/流体测试介质成像。这允许在离心之前自动检查容纳部中凝胶/流体测试介质的完整性，从而改善离心的可靠性。

换言之，根据本发明实施例的样品保持件的照相机有利地允许自动执行上述识别和验证步骤中的部分或全部。样品卡的加载、穿刺和移液步骤也可以自动进行。因此，根据本发明的实施例的样品保持件在物理上允许自动化对于准备用于在已知的离心机中离心的样品所有必要的手动步骤。这种自动化意味着在离心的成本和可靠性方面有了很大的提高。

根据本发明的实施例，步骤74-80中制备的样品在离心90之前，如果需要，可以进行培养88。根据本发明的实施例，样品保持件34可以包括培养器模块，例如允许将凝胶卡42保持在预定温度下预定时间。根据本发明实施例的样品保持件34的照相机有利地允许在整个离心过程中观察样品。照相机的输出可以被记录和/或传输以进行分析。如果合适的话，数据处理器电路板 70可以对记录或传输的数据进行预处理。因此，根据本发明实施例的样品保持件除了允许在离心期间观察样品如何变化之外，还允许在物理上自动观察离心结果。

有利的是，根据本发明的实施例，如果在离心机的所有样品保持件中对离心的生物样品的实时观察显示出完成反应，则可以停止离心，从而允许离心机的优化使用。有利的是，在某些情况下，观察生物样品在离心期间如何变化允许快速确定离心结果。例如，当将来自患者的血液或血液衍生物与各种试剂反应以确定哪些血液或血液衍生物可以输给所述患者时，一些取样的血液或血液衍生物反应非常迅速，并且可以使用本发明的实施例立即观察到这种反应。此外，对于速度不快的反应，可以训练神经网络，以基于离心的前几分钟或前几秒的图像来识别离心结果。在测试哪些血液或血液衍生物可以输给患者时，获得一分钟或更长时间可以挽救生命。利用本发明的实施例，可以有利地快速知晓(例如，样品血液或与所确定的输血相容的血液衍生物)离心的结果，而无需停止离心(其它样品仍然可以被离心并且尚未产生结果)。因此，本发明的实施例允许使多个样品离心，同时非常快速地获得离心结果，这相对于当前使用的离心机表现出显著的优势，在当前使用的离心机中，在所有样品下载到样品读取机器之前对所有样品进行离心固定的时间。

任选地，样品保持件34可以提供闭锁件，该闭锁件允许在离心之后自动地将凝胶卡丢弃92；例如，通过可控地让卡42通过凹部40落入废物位置。

本发明的实施例提供了利用照相机对流体测试介质的顶表面成像，以在使样品保持件离心的同时对上清成像。

图10非常示意性地示出了根据本发明的实施例的离心机32，该离心机包括转子，该转子具有多个臂，每个臂的外端36联接于根据本发明的实施例的相应离心机样品保持件34，其中，例如如图3所示，每个臂的外端36 铰接地联接于其各自的样品保持件34。根据本发明的实施例，离心机32包括多于四个臂。如上文详细所述，根据本发明的实施例的样品保持件的厚度可仅略高于已知的样品保持件的厚度。因此，如图10所示的离心机32可以具有与已知离心机中的臂数相似的臂数。进一步地，由于根据本发明的实施例的每个样品保持件包括至少一个照相机，因此，与图2中所示的装置相比，增加离心机臂的数量不损害捕捉样品图像的能力，并且不影响照相机的性能。

图11示意性地示出了与图10中所示的离心机32相似的离心机32'，不同之处在于离心机32'包括圆形转子94，该转子94具有替代离心机32的多个臂的外周。根据本发明的实施例的多个(例如多于4个)样品保持件沿着所述外周铰接地联接于转子。

图12是根据本发明的实施例的离心机样品保持件34"'的侧视图，提供了离心机样品保持件34"'用于接纳两个凝胶卡42'、42"，每个卡在不同的凹部40'、40"中；包括两个照相机38'、38"和两个镜子44'、44"，这两个镜子串联地(协力地)并成一定角度地设置以允许照相机38'、38"分别对凝胶卡42'、 42"的容纳部成像。样品保持件34"'还可包括两个光源46'、46"，例如智能手机背光源，每个光源设置成用于通过透明度照亮凝胶卡42'、42"的容纳部。

在按照专利法的要求描述了本发明之后，本领域技术人员将理解如何对本发明进行改变和修改以满足其特定的要求或条件。可以在不脱离本文所公开的本发明的范围和精神的情况下进行这种改变和修改。

出于示例和公开的目的，根据法律的要求，给出了上述示例性和优选实施例的详细描述。这并不旨在穷举，也不旨在将本发明限制为所精确描述的形式，而是仅旨在使本领域的其他技术人员能够理解本发明如何可以适合于特定的用途或实施方式。修改和变型的可能性对于本领域技术人员将是显而易见的。例如，在上述描述中，样品主要描述为凝胶卡。然而，本发明的实施例也可以设置成接纳试管样品(一个或多个试管中的生物样品)或瓶样品(一个或多个测试瓶中的生物样品)或微孔板样品(在微孔板的一个或多个空腔中分析的生物样品)。

示例性实施例的描述并不旨在限制，该实施例可能已包括公差、特征尺度、特定操作条件、工程规格等，并且可能在实现方式之间变化或随着技术水平而变化，并且不应由此受到任何限制。申请人已经相对于当前技术水平做出了本发明，但也考虑了改进，并且未来的修改可以考虑那些改进，即根据当时的当前技术水平。本发明的范围旨在由权利要求书以及可行的等同物书面限定。除非明确声明，否则以单数形式提及的权利要求要素并不旨在表示“一个且只有一个”。此外，无论元件、部件或步骤是否在权利要求中明确地陈述，本发明中的元件、部件或方法或工艺步骤都不旨在奉献给公众。除非使用短语“用于……的装置”明确地记载了该元素，否则本文中的权利要求元素不能根据美国专利法第35条第112节第六段的规定解释，并且除非使用短语“包括……的(一个或多个)步骤”明确地记载本文件中的步骤或多个步骤，否则不得根据这些规定解释本文件中的方法或工艺步骤。

优选地包括本文中所述的所有元素、部件和步骤。应理解的是，对于本领域技术人员而言将会显而易见的是，这些元素、部件和步骤中的任何一个都可以被其它元素、部件和步骤替代或完全删除。

广泛地讲，本文至少公开了以下内容：一种生物样品的测试方法，该方法包括：提供具有照相机的离心机样品保持件；在所述离心机样品保持件的凹部中设置包括流体测试介质的透明容纳部，其中，照相机设置成对容纳部的包括所述流体测试介质的部分成像；将所述生物样品设置在所述容纳部中的所述流体测试介质上方，且不与所述流体测试介质接触；以及在使样品保持件离心的同时，用照相机对所述生物样品与所述流体测试介质的混合物成像。

Claims (15)

1.一种生物样品的测试方法，所述方法包括：

提供具有照相机的离心机样品保持件；

在所述离心机样品保持件的凹部中设置包括流体测试介质的透明容纳部，使得所述包括流体测试介质的透明容纳部与照相机具有固定的关系，其中，所述照相机设置成对所述容纳部的包括所述测试介质的部分成像；

将所述生物样品设置在所述容纳部上方的一位置中，并且不与所述容纳部中的所述测试介质接触；以及

在使所述样品保持件离心的同时，用所述照相机对所述生物样品与所述测试介质的混合物成像。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括用所述照相机对所述生物样品在所述容纳部上方的所述位置中且不与所述容纳部中的所述测试介质接触的所述设置进行成像。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在将所述生物样品设置在所述容纳部上方的所述位置中且不与所述容纳部中的所述测试介质接触之前，用所述照相机对所述容纳部中的所述测试介质成像。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在使所述样品保持件离心的同时，用所述照相机对所述测试介质的顶表面成像。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述照相机与所述容纳部之间提供镜子。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凹部设置成用于接纳各自包括测试介质的多个透明容纳部，其中，所述照相机设置成对接纳在所述凹部中的所述多个透明容纳部中的每一个的至少一部分成像。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多个透明容纳部连结在一起以沿着塑料卡的边缘形成行。

8.一种生物样品离心设备，所述设备包括：离心机样品保持件，所述离心机样品保持件具有照相机；

所述离心机样品保持件包括凹部，所述凹部设置成接纳包括测试介质的透明容纳部，使得所述包括测试介质的透明容纳部具有与所述照相机固定的关系，其中，所述照相机设置成当所述容纳部被接纳在所述凹部中时对所述容纳部的包括所述测试介质的部分成像；

所述照相机设置成在使所述容纳部离心的同时对所述测试介质与生物样品的混合物成像，所述生物样品在使所述容纳部离心之前设置在所述容纳部上方的一位置中且不与所述容纳部中的所述测试介质接触。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述照相机设置成对设置在所述容纳部上方的所述位置中的且不与所述容纳部中的所述测试介质接触的所述生物样品成像。

10.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述照相机设置成在所述生物样品设置在所述容纳部中上方的所述位置中且不与所述容纳部中的所述测试介质接触之前，对所述容纳部中的所述测试介质成像。

11.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述照相机设置成在使所述样品保持件离心的同时还用于对所述测试介质的顶表面成像。

12.如权利要求8所述的设备，其特征在于，包括在所述照相机与所述容纳部之间的镜子。

13.如权利要求8所述的设备，其特征在于，包括光源，所述光源设置成用于照亮所述容纳部的由所述照相机成像的包括所述测试介质的部分。

14.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述凹部设置成用于接纳每个均包括测试介质的多个透明容纳部，其中，所述照相机设置成对接纳在所述凹部中的所述多个透明容纳部中的每一个的至少一部分成像。

15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述多个透明容纳部连结在一起以沿着塑料卡的边缘形成一行。

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