CN113801911A - 用于病原体快速诊断的便携式一次性、可再使用培养装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于病原体快速诊断的便携式一次性、可再使用培养装置。本发明涉及一种培养微生物的结构、工具、方法及装置，且具体地涉及用于检测生物样本中的微生物的结构、工具、方法及装置。

Description

用于病原体快速诊断的便携式一次性、可再使用培养装置

本申请是与母案发明名称相同的分案申请，母案的中国申请号是201680022323.8，国际申请号是PCT/US2016/028056，申请日是2016年4月18日。

相关申请的交叉引用

本申请请求享有2015年4月17日提交和2015年12月22日提交的均题为"PortableDisposable Re-Usable Culture Device for Rapid Diagnosis of Infectious Agents"的美国临时申请第62/148,943号和第62/270,754号的优先权，且两者都通过引用具体且完整地并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种培养微生物的结构、工具、方法及装置，且具体地涉及用于检测生物样本中的微生物的结构、工具、方法及装置。

背景技术

微生物如细菌、病毒、寄生虫等在患者中检测到时，可能是威胁生命的传染病。通常，挽救生命的能力取决于立即识别病原体，以便可开始适合的抗菌治疗。某些传染病可从生物样本的分析中直接地检测和识别，而其它需要培养样本来使微生物数量增加至可检测的水平。至于后者，培养器已证实是非常宝贵的工具。简言之，生物样本置于培养器中，且允许在促进生长的条件下增殖。在一定时间段之后，微生物(如果存在)变得可检测到。

许多不同的培养器已开发出，且是市售的(例如，见美国专利号3,796,639)。培养器的关键特征包括适当地培养样本且保持容纳样本的能力。存在的需要在于缩短从患者或源收集样本与识别传染病之间的时间，以便可开始施予正确的抗菌治疗或免除。

发明内容

本发明克服了与现有方案和设计相关联的问题和缺点，且提供了用于培养和检测微生物的新工具、结构、方法和装置。

本发明的一个实施例针对一种用于检测生物样本中的微生物或微生物群的一次性和/或可再使用的套件。该套件包括培养装置，其包括培养器和培养器置于其中或培养器附接到其中的环境室、培养介质容纳在培养器内，其促进微生物或微生物群增殖或稳定，以及收集工具，其用于获得生物样本且指示生物样本至培养器的输送。

在优选实施例中，收集工具是植绒拭子。作为优选，培养介质包括促进微生物或微生物群的增殖或稳定的一种或多种成分。培养介质优选包括抑制不是待检测的微生物或微生物群的一种或多种微生物的增殖或稳定的成分。作为优选，环境室包含控制培养器的环境的一个或更多装置。在优选实施例中，一个或更多装置包括加热元件、冷却元件、pH控制元件、湿度控制元件、氧控制元件、二氧化碳控制元件、振动器或光控制元件。作为优选，环境室包含USB端口，其将一个或更多装置连接到包含控制一个或更多元件的操作的软件的外部处理器上，或环境室包含含有控制一个或更多环境控制元件的软件的微处理器。

作为优选，培养装置由塑料组成。在优选实施例中，培养装置还包括微流体装置，其中微流体装置允许引入侧向层析测定或装置并入培养器中，以用于在完成培养时测试生物样本，无论有或没有读取或报告结果的光学读取器。

本发明的另一个实施例针对一种检测微生物或微生物群的方法。该方法包括以下步骤：利用或不利用收集工具获得生物样本、将生物样本置于包含用于微生物的增殖和/或稳定的培养介质的培养器中、密封封闭的培养器、将封闭的培养器置于环境室内或附接到环境室，允许微生物或微生物群在一定时间段内在培养器中增殖和/或稳定，以及评估微生物或微生物群的增殖和/或稳定来确定生物样本中存在或不存在微生物或微生物群。

作为优选，生物样本是自行获得的。在优选实施例中，环境室包含一个或更多环境控制元件。作为优选，一个或更多环境控制元件包括加热元件、冷却元件、pH控制元件、湿度控制元件、氧控制元件、二氧化碳控制元件、振动器或光控制元件。作为优选，环境室包含USB端口，其将一个或更多环境控制元件连接到包含控制一个或更多环境控制元件的操作的软件的外部处理器上，和/或环境室包含含有控制一个或更多环境控制元件的软件的微处理器。该方法优选还包括确定微生物或微生物群的量化浓度或相对浓度。

在优选实施例中，时间段是从1小时到7天。作为优选，评估包括从培养器内除去样本，以及确定微生物存在或不存在。作为优选，评估包括执行视觉或化学评估、免疫测定、侧向层析测定、酶联免疫测定、免疫化学测定、聚合酶链反应、乳胶凝集试验、其它微生物试验或它们的组合。在优选实施例中，评估包括将装置插入来执行分析。分析优选包括视觉分析、化学分析、免疫测定、侧向层析测定、酶联免疫测定、免疫化学测定、聚合酶链反应、乳胶凝集试验、其它微生物试验或它们的组合。

作为优选，分析是视觉分析，且该方法还包括利用光学读取器确定浊度和色变中的至少一者。该方法优选还包括将评估结论电子地传输至外科医生、保健人员、专业人员、专家、患者或另一个人，或至患者的医疗或健康护理记录。作为优选，传输由WiFi实现。

本发明的另一个实施例针对一种培养器。培养器包括底座、适于联接到底座上的盖、联接到盖上的样本采集装置、底座内的多室腔，以及适于防止流体逃出多室腔的第一室且进入多室腔的第二室的密封件。

作为优选，样本采集装置是植绒拭子。在优选实施例中，植绒拭子由杆联接到盖上。培养器优选还包括样本调节装置。作为优选，样本调节装置是流体搅拌器、加热装置、冷却装置、除湿装置、加湿装置、pH控制元件、湿度控制元件、氧控制元件、二氧化碳控制元件或光控制元件中的一者。在优选实施例中，样本调节装置收纳在多室腔的第三室中，且第三室密封于第一室和第二室。

作为优选，培养器还包括适于促动样本调节装置的开关。作为优选，密封件适于由样本采集装置刺穿的可穿透的膜片。在优选实施例中，底座和盖在样本采集之前保持在第一位置，且在样本采集之后保持在第二位置。作为优选，在第一位置，拭子保持在第一室外侧，而在第二位置，拭子保持在第一室内。

本发明的另一个实施例针对一种样本评估系统。该系统包括培养器，其包括：底座、适于联接到底座上的盖、联接到盖上的样本采集装置、底座内的多室腔，以及适于防止流体逃出多室腔的第一室且进入多室腔的第二室的密封件；以及收纳在第一室内的样本调节流体。

在优选实施例中，样本采集装置是植绒拭子。作为优选，植绒拭子由杆联接到盖上。培养器优选还包括样本调节装置。作为优选，样本调节装置是流体搅拌器、加热装置、冷却装置、除湿装置、加湿装置、pH控制元件、湿度控制元件、氧控制元件、二氧化碳控制元件或光控制元件中的一者。样本调节装置优选收纳在多室腔的第三室中，且第三室密封于第一室和第二室。作为优选，培养器还包括适于促动样本调节装置的开关。作为优选，密封件适于由样本采集装置刺穿的可穿透的膜片。

作为优选，底座和盖在样本采集之前保持在第一位置，且在样本收集之后保持在第二位置。在优选实施例中，在第一位置，拭子保持在第一室外，而在第二位置，拭子保持在第一室内，以便样本与样本调节流体接触。作为优选，样本是微生物或微生物群，且样本调节流体是促进微生物或微生物群的增殖或稳定的培养介质。

本发明的另一个实施例针对一种培养器。培养器包括底座和容纳在底座内的样本组件。样本组件包括盖、联接到盖上的样本采集装置，以及安瓿。样本组件可定位在样本采集位置与样本培养位置之间。

作为优选，样本采集装置是植绒拭子。植绒拭子优选由杆联接到盖上。在优选实施例中，培养器还包括样本调节装置。作为优选，样本调节装置是流体搅拌器、加热装置、冷却装置、除湿装置、加湿装置、pH控制元件、湿度控制元件、氧控制元件、二氧化碳控制元件或光控制元件中的一者。

在优选实施例中，样本采集装置在样本采集位置保持在安瓿外，且在样本培养位置推入安瓿中。培养器优选还包括将安瓿的内容物与样本采集装置分开的可穿透的膜片，其中可穿透的膜片适于由样本采集装置刺穿。培养器优选还包括适于促动样本调节装置的开关。作为优选，培养器适于收集、处理、输送和稳定样本来用于生物标志物确定或肿瘤组织测试。培养器优选适于收集、培养和输送生物样本。

本发明的另一个实施例针对一种样本评估系统。系统包括培养器，其包括底座和容纳在底座内的样本组件，以及收纳在安瓿内的样本调节介质。样本组件包括盖、联接到盖上的样本采集装置，以及安瓿。样本组件可定位在样本采集位置与样本培养位置之间。

作为优选，样本采集装置是植绒拭子。在优选实施例中，植绒拭子由杆联接到盖上。作为优选，培养器还包括样本调节装置。作为优选，样本调节装置是流体搅拌器、加热装置、冷却装置、除湿装置、加湿装置、pH控制元件、湿度控制元件、氧控制元件、二氧化碳控制元件或光控制元件中的一者。作为优选，样本采集装置在样本收集位置保持在安瓿外，且在样本培养位置推入安瓿中。系统优选还包括将安瓿的内容物与样本采集装置分开的可穿透的膜片，其中可穿透的膜片适于由样本采集装置刺穿。

系统优选还包括适于促动样本调节装置的开关。作为优选，样本是微生物或微生物群，且样本调节流体是促进微生物或微生物群的增殖或稳定的培养介质。作为优选，培养器适于收集、处理、输送和稳定样本来用于生物标志物确定或肿瘤组织测试。

本发明的其它实施例和优点在以下描述中部分地提出，且部分可由该描述而显而易见，或可从本发明的实施中学习到。

附图说明

图1为本发明的装置的一个实施例。

图2A-D是本发明的培养器的一个实施例的视图。

图3是本发明的培养器的另一个实施例。

图4是本发明的培养器的另一个实施例。

图5是本发明的培养器的另一个实施例。

图6是本发明的培养器的另一个实施例。

图7A-B是本发明的培养器的另一个实施例的视图。

图8A-B是本发明的拭子的实施例的视图。

图9A-C是穿透安瓿之前的拭子的实施例的视图。

图10A-C是穿透安瓿之后的拭子的实施例的视图。

具体实施方式

培养装置是公知的，且以许多不同形式市售。培养装置建造成控制和保持适合环境，以用于期望的生物体的增殖以及随后的分析和检测。培养装置通常是庞大的，建造昂贵、操作复杂；需要受特殊训练的人员，且需要在再使用之前清洁，随后灭菌。

相比于常规装置，如本文公开的培养装置开发成便携、建造和操作廉价，且一次性的。本发明的培养装置适于输送样本，且包括容纳生物样本置于其中的生长介质的一次性且可选地手持的培养器，以及培养器可置于其中的可再使用的环境室，或培养器固定到环境室中。作为优选，一次性的培养器是包括有助于微生物和/或寄助物的生长的生长介质的容器，该生长介质是相关微生物的增殖或稳定所需的。作为优选，该装置保存样本。例如，装置可包含防止样本分解、破碎、氧化或退化的介质。容器可为任何几何形状，例如，如，立方体或优选圆柱形。可为一次性或可再使用的环境室控制和/或保持特定微生物或微生物群的生长和增殖和/或稳定所需的培养器的环境条件。本发明的装置可设计成促进一个或更多特定微生物或微生物类的生长和/或稳定，例如，包括细菌、病毒、真菌、寄生虫和/或其它病原体(统称为"微生物")。本发明的培养装置提供和保持温度在用于特定微生物或微生物群的最佳生长和/或稳定和/或用于寄助物(如，由待检测的微生物或微生物群感染的细胞或其它寄助物)的最佳生长和/或稳定所需的范围内。装置的独特设计和结构允许由训练的人员使用，以及由最少或没有训练的人使用，且可包括由躺卧的人如患者操作的说明。该装置允许生物样本以无菌、半无菌或非无菌方式容易地收集，其容易且安全地置于容纳生长介质的培养器部分中，且安全地封闭。在其它实施例中，样本可为非微生物或非生物样本。培养器置于环境控制室中，或可已经固定到环境控制室，该环境控制室可包括加热和/或冷却元件、pH控制元件、氧控制元件、二氧化碳控制元件、流体搅拌元件、环境温度监测元件、光控制元件和/或期望的湿度控制元件。该装置可经由USB或其它信息传递电路连接，以通过处理器来维护和/或控制，且/或环境室包含微处理器，其包含软件以控制一个或更多环境控制元件。处理器被预编程成在例如温度、湿度、pH、氧浓度或其它环境参数的预定条件下操作环境室。本发明的装置在一定时间段内独立地操作，且无需进一步维护，无论长期或偶尔。在如待检测的微生物或微生物群确定的预定时间段之后，且优选在环境温度下，整个装置带至外科医生、健康护理人员、专业人员或与将执行的分析有关的其它专家，以确定生物样本中的微生物的存在或不存在，或由患者检测，且在任一情况中，结果可电子地传输至外科医生、健康护理人员、专业人员或其它专家，或患者的医院或临床医疗记录。例如，结果可由有线或无线(例如，WiFi、蓝牙)通信协议传输。

本发明的装置的一个实施例包括环境室，其包含优选在大约0.5ml到大约10ml容积之间，更优选从大约1到5ml，且更优选从大约1到3ml的大小的器皿形式的培养器。器皿大小可为任何三维几何结构，如，立方体、管或圆柱。器皿设计成促进样本容易管理或培养，例如，如，生物、农业或环境样本。作为优选，容器是促进微生物的生长至可检测到水平的所需的最小容积。培养工具可例如包括拭子、棒、刷、棉球、海绵、针、移液管或另一样本收集机构，其允许收集或直接管理包含待检测的微生物的嫌疑样本(例如，口腔分泌物或痰)。作为优选，收集工具是植绒拭子。

优选的生物样本是可由人在无协助的情况下获得的样本。人可为患者、患者的助手、专业医疗人员、外行或其他人。 作为优选，人未受此样本收集领域中的专业训练。例如，优选的样本是从口(例如，口腔、喉部)、鼻腔通道、眼、耳、乳腺分泌物、肛门、阴道、子宫颈，尿液、粪便、皮肤、头发、手指沾血或其它手段获得的血液，或手指甲或脚趾甲用拭子获得的。优选的环境样本包括从土壤、身体或水、动物、食物或任何生物质获得的样本。

本发明的装置可用于检测微生物，以及优选的病毒，例如，如，流感病毒、腺病毒、冠状病毒、鼻病毒、肠道病毒、疱疹病毒、乳头瘤病毒、轮状病毒、水泡病毒或许多其它病毒，细菌，例如，如，分枝杆菌(例如，结核分枝杆菌)、支原体(例如，微小脲原体、解脲支原体)、沙门氏菌、链球菌、芽孢杆菌、假单胞菌或许多其它细菌，真菌微生物，例如，如，隐球菌、曲霉和念珠菌，或许多其它真菌微生物，和/或寄生虫，例如，如体内寄生虫，原生动物和蛔虫，或许多其它寄生微生物。

本发明的装置可选可包含用于相关微生物或微生物群的增殖和/或检测所需的一定量寄助物。例如，寄助物包括真核或原核细胞的滋养层，产生促进微生物增殖、稳定和/或抑制其它微生物或生物体的增殖的生长因子的细胞。典型的滋养层包括用于检测相关微生物的真核或原核细胞。

装置优选包含预定量的生长介质。作为优选，容器是具有0.5到10cc的容积的小圆柱，其容纳0.5到10ml的培养介质。然而，圆柱可具有其他容积，例如，圆柱能够容纳达到50ml、达到100ml或达到250ml，或更大。此外，圆柱可为常用的培养小瓶。许多不同的生长介质是市售的，或可由特定微生物或微生物群的已知生长要求制备。介质优选是流体或凝胶，且可为固体、液体或半固体材料，其选择成促进疑似在样本和/或寄助物内的某些微生物或微生物群的生长和/或稳定。另外，作为优选，介质包含抑制不加强相关微生物或微生物群的检测的其它微生物和/或生物体的生长的成分。作为优选，介质允许样本的浓缩和保存，以便可应用诊断程序来诊断在培养周期之后特定微生物或微生物群的存在或不存在。作为优选，容器的介质允许样本容易经由拭子、针、移液管或其它培养工具或在没有收集工具的情况下直接放置。允许许多微生物增殖的生长介质和条件是公知的，且是本领域的技术人员可在市场上得到的(例如，见LifeTechnologies(Grand Island, NY)；MedicalMicrobiology，26版，Jawetz, Melnick, & Adelberg's Medical Microbiology;Clinical Microbiology, 11版 Jorgensen和Pfaller’s, Manual of ClinicalMicrobiology)。

在一些实施例中，该装置用于生物标志物确定或肿瘤组织测试中使用的样本的收集、初始处理、输送和温度稳定。作为优选，温度稳定包括培养和加热或冷却来保持特定温度。例如，温度可为环境温度(即，20到30℃)、冷藏温度(即，2到8℃)，或冻结温度(即，处于或小于20℃)。样本可为血液、身体组织、其它体液、肿瘤或另一生物样本。

还优选，容器允许在培养之后通过例如，拭子、针或移液管容易地取回样本，以允许检测微生物，且此后与诊断装置对接，例如，如，侧向层析测定(lateral flow assay)、ELISA、PCR等，或这些的组合。作为备选，培养器不需要在培养之后取回样本，而是改为包含培养介质，其还包括提供微生物生长的视觉或化学检测的化学制品。化学制品可为特定的酶，其与组分反应，如，由培养的微生物产生的特定生物化学品、酶或序列(例如，核酸或氨基酸)。作为备选，培养器不需要在培养之后取回样本，而是改为直接地连接到装置上，或允许将装置插入或并入培养器以执行分析，例如，如，免疫测定(例如，侧向层析测定或酶联免疫测定或免疫化学测定)、聚合酶链反应检测或视觉读取(例如，在使用显色介质时，通过介质颜色的直接观察或经由光学读取器)，或微生物试验，等，或这些的组合。具有视觉或化学检测或与装置的直接连接或将测试插入装置的一个优点在于，容器不必打开，且可安全且安心地弃置，而不生成任何附加的生物废物。

作为优选，本发明的装置包括温度控制机构，例如，如，加热器或冷却器，其可保持在设置温度下，且/或由传感器促动和/或停用，传感器提供关于容器内部的温度信息。适合的温度控制装置是市售的，且包括但不限于探头加热器、温度控制加热器和冷却器。储存温度可在加热器或温度控制装置上预设，或容纳在插入装置中的介质容器中，或在容纳在装置中的微芯片上。作为优选，装置包括培养器中或上的内部温度传感器，以监测和调整培养器的温度保持在设置水平。

作为优选，容器设计成促进诊断试验的易用性，诊断试验可在特定微生物或微生物群生长之后应用。适合的试验包括但不限于视觉或化学评估试验、免疫测定(例如，侧向层析测定或酶联免疫测定或免疫化学测定)、聚合酶链反应试验，或微生物试验，等，或这些的组合。

疑似包含待培养和检测的微生物的样本引入本发明的装置中，其可从病原体被发现的源处获得。例如，生物样本可从人或其它动物获得，环境样本可从陆地或水，或其它地区如人造垃圾场等获得。生物样本包括但不限于呼吸道，包括鼻腔、口腔和气管，肠胃，包括胃和粪便，泌尿生殖系统，包括阴道、子宫颈、前列腺以及尿液，皮肤，包括脓肿和伤口，以及其它体液，包括血液、脑脊髓液、腹腔液和胸腔积液，或其它源。

作为优选，本发明的装置在一定时间段内培养而在该期间无需维护。作为优选，该时间段为大约14天。然而，该时间段可更短(即，1天、3天、7天或10天)或更长(即，20天、30天或60天)。装置独立地维护，或联接到控制机构上，例如，经由USB端口。USB端口允许外部处理器控制置于环境室内的一个或更多传感器和/或控制元件，以升高或降低温度、pH、湿度、曝光、氧浓度、二氧化碳浓度或室和/或培养器的其他环境参数，或装置外的环境条件(例如，环境温度)，且/或环境室包含微处理器，其包含软件来控制一个或更多环境控制元件。此外，通过将外部电源提供至装置，USB连接可允许样本在延长的时间段内培养，例如，2周、4周、2月，或6月。在另一个实施例中，装置能够插入墙壁插座来供电。作为优选，培养器可独立地或在自动系统的控制下在一定时间段内维护，例如，如，从1小时到14天，更优选从2小时到7天，且更优选从4小时到3天。作为优选，培养器包括计时器(物理计时器或基于软件的计时器)，其测量培养周期，且输出指出样本已经培养的时间量的信号。例如，计时器可使用一个灯来指出样本在培养，且使用另一个灯来指出培养完成。培养器还可具有光学读取器。光学读取器可适于确定流体中的浊度(例如，确定样本是否充分培养)，或流体内的变色(例如，确定是否存在特定细菌，可使用发色介质)。

本发明的装置优选可兼容市售的检测套件(例如，由Vax-Immune开发的用于各种微生物或微生物群的快速诊断的那些)，其具有可设置的一个或更多温度和/或温度范围(例如，大约35℉到大约98℉(2℃到37℃))。作为优选，装置经由USB连接器、电池或外部电源(例如，110/115v或220/240v下)供能。作为优选，温度设置点对于细菌、真菌或病毒生长是从35℃到37℃(+/-1℃或2℃)，且对于介质储存是2℃到37℃(+/-1℃或2℃)，其中微处理器监测和控制温度和时间。另外，作为优选，装置可为便携的，且具有配合在手掌中的尺寸，具有开关来保证细菌、病毒、真菌或其它微生物的生长。开关可位于盖上或装置上或内的其他位置上。

本发明的装置提供简化的收集装置和培养器，其可用手从一个地方携带到另一个地方。本发明的便携式装置优选包括具有开放的顶部或侧部的室，以收纳或容纳封闭器皿，该器皿容纳生物样本和生长介质。盖夹到室的顶部上，以用于将其闭合，室具有密封件以在其外周附近接合盖的下表面。可选地，室与同外部流体连通的导管配合来将一种或多种流体或气体或其它元素传送入和/或传送出室。导管可具有末端，其具有阀来用于控制流体或气体或元素穿过导管的流动。

培养器可置于室中或建造在室中，室具有设有用于收纳培养器的开口的顶壁或侧壁。室可具有其侧壁或底部中的一个或更多上，或培养器的一个或更多侧壁或底壁上的加热线圈，以加热培养器的内容物。在备选实施例中，室为从顶壁向下延伸来收纳或容纳圆柱形培养器的圆柱，圆柱为导热材料，且设有由其外表面承载且包绕其外表面的加热器线圈。后一实施例提供了培养器内的较好热分布，且消除了可由人将手插入壳体中引起的任何电击风险。本发明的便携式培养器使通用性、安全性和经济性与培养或微生物生长或样本稳定中的完全整体组合。

本发明的另一个实施例针对一种套件，除样本收集装置、样本取回装置和可选的检测机构外，其包括本发明的培养装置，包括容纳期望的培养介质的培养器以及环境室。优选的样本收集和/或样本取回装置包括拭子、针、移液管和其它培养和/或收集装置，但在其它选项中，样本可直接地置于室中。作为优选，样本收集装置设计成使样本交互且沉积到无菌或接近无菌的容器中，换言之，样本不会由于收集或沉积到本发明的装置中而受污染。

本发明的另一个实施例包括收集、培养和检测样本的微生物或微生物群的方法。作为优选，样本利用样本收集装置收集，样本收集装置设计成避免与除样本源和培养容器外的任何东西接触。培养容器包含制备成促进相关的微生物的培养且/或抑制不相关的微生物的介质。还优选，样本在介质上或内培养，此后，样本从容器除去来分析，或分析装置插入容器中。作为优选，除去或测试的样本出于相关微生物或微生物群的存在和/或不缺失和/或浓度的目的被分析，例如，如，通过视觉或化学评估、免疫测定(例如，侧向层析测定，或酶联免疫测定，或免疫化学测定，或乳胶凝集试验)、聚合酶链反应等，或这些的组合。作为备选，培养器在培养之后不需要取回样本，而是改为直接地连接到执行分析的装置上，如，视觉或化学评估、免疫测定(例如，侧向层析测定或酶联免疫测定，或免疫化学测定，或乳胶凝集试验)、聚合酶链反应，其它微生物试验等，或这些的组合。

在由外科医生、健康护理人员或其它专业人员和相关微生物的专家，或患者或收集样本的个人分析之后，装置可作为生物废物安全地弃置。作为优选，在分析期间，没有生成附加的生物废物。

尽管针对结合获得、培养和分析微生物使用来描述了本发明，但本发明可用于取自非微生物或非生物样本的其它样本。例如，装置可用于收集DNA。样本可为唾液或另一体液或组织(例如，肿瘤样本)，且介质可为用于防止DNA分解等的物质。作为另一个实例，装置可用于测试水质，土壤成分、空气质量或其它环境问题。样本可为污物、水、岩石、空气或其它物质，且介质可为用于分解样本的物质。

以下实例示出了本发明的实施例，但不应当看作是限制本发明的范围。

实例

实例1

图1中绘出了本发明的一个实施例。示出了封装在正方形室内的圆柱形容器。正方形室保持围绕圆柱包绕的加热元件，以及可连接到容器外的处理器上的USB接头。处理器包含软件，软件设计成控制加热和/或冷却元件，且控制可选的容器内的环境(例如，湿度、pH、UV或可见光、氧浓度、二氧化碳浓度)。还示出了加盖的圆柱形容器，其容纳培养介质，培养介质设计成促进期望的微生物或微生物群的增殖和/或稳定。还绘出了嵌入培养介质内的拭子形式的样本收集装置。拭子可用于从期望的生物源收集样本，且收集置于如图所示的培养介质内或顶部的样本，或样本可直接地置于培养介质中。盖然后如所示那样固定，这提供了来自收集拭子的微生物的增殖和/或稳定的无菌条件。器皿可容易地置于加热的室内，且室以完全锁扣封闭。

实例2

二十名女性按照惯例在38周孕期使用市售的套件测试是否存在阴道解脲支原体(七种脲原体中的一种)。测试以DuplicαRealTime解脲支原体检测套件(由DuplicαRealTime(Pero, Italy)市售)执行。仅十个测试指出解脲支原体的阳性存在。如实例1中所述的二十个装置在39.5周孕期时同样分配给相同二十名女性。每位女性利用植绒拭子自行收集阴道流体样本，且将整个拭子置于培养器。培养器密封闭合，且置于二十个环境室，其中每一个在孕期最后一周均保持在37℃下。在40周结束时，每位女性都生下健康的婴儿，且针对解脲支原体检查培养器。在常规测试中针对脲原体测试为阳性的十名女性中仅五位显示出其相应的培养器中存在解脲支原体。在常规测试中针对解脲支原体测试为阴性的十名女性中，一位显示出培养器中的解脲支原体为阳性。这些结果指出，使用本发明的装置和方法在接近其实际分娩日期时测试女性的解脲支原体的存在时，可消除假阳性，且识别假阴性。这允许了向在其它情况下由于假阴性而未接受治疗的个人施予抗生素，且避免了在其它情况下显示出假阳性或在分娩之前解决了解脲支原体感染的个人的过度治疗。

实例3

图2A-D绘出了培养器200的另一个实施例。作为优选，培养器200是圆柱，然而培养器200可具有另一形状，如，立方形、棱锥形或球形。培养器200可由塑料、金属、玻璃或另一人造或天然出现的材料制成。作为优选，材料对培养器200内容纳的任何流体不反应。作为优选，培养器200具有本体205和盖210。本体205优选具有平底面215，以便培养器200可竖立置于台或其它表面上。盖210优选可固定在本体250内。作为优选，盖210拧入本体205中，然而盖210可咬合到本体205，摩擦配合到本体205或以另一方法固定。在优选实施例中，盖210可多次地固定到本体205和从本体205除去。在其它实施例中，盖210可仅固定到本体205一次，且然后永久地固定到本体205上。

作为优选，螺纹插入物218固定在本体205内。螺纹插入物218优选以粘合剂联接到本体205上，然而可使用其它紧固件。例如，螺纹插入物218可利用螺纹接合、摩擦、销环或其它紧固装置联接到本体205上。作为优选，盖210的螺纹部分接合螺纹插入物218的螺纹部分。一旦接合，则培养器200优选不透空气和/或水。作为优选，一旦其闭合，则没有气体或液体可进入或逃出培养器200。作为优选，培养器200气密性密封。为了实现适合的密封，垫圈、凝胶或其它密封剂可置于螺纹插入物218与盖210之间和/或周围。

作为优选，拭子220整体结合到盖210中。拭子220优选包括杆，其具有附接到盖210上的第一端和附接到样本获得装置上的第二端。作为优选，样本获得装置是棉、其他织物、粘合剂、磁体、爪钩，或能够保持与样本接触的其他装置。作为优选，杆是实心的。杆可为柔性或非柔性的。作为优选，培养器200具有多室核心25，拭子220可插入核心25的一部分中。作为优选，核心225的上室225为拭子220可插入其中而不遇到任何流体的开放空间。在使用之前，拭子220可储存在上室225中，以防止拭子220的污染。在此实施例中，盖210可具有使用前和使用后的接合设置。例如，在使用前或获得样本前，盖210可仅部分地联接到本体205上，且使用后或获得样本后，盖210可完全地接合本体205。

作为优选，培养器200还具有中间室230。中间室230优选容纳培养介质、样本保存物或其它流体。作为优选，中间室230由可穿透的膜片235与上室225分开。作为优选，可穿透的膜片235在拭子220与培养介质接触之前保持培养介质免于逃到上室中。例如，当拭子220(在获得样本之后)插入核心中时，拭子220的末梢推过可穿透的膜片235，以便允许培养介质与样本接触。可穿透的膜片235可撕开、推离路径、溶解、打开、退回，或另外允许拭子220进入中间室230。中间室230可再填充或可一次性使用。此外，如果中间室230可再填充，则可穿透的膜片235可再设置或可替换。此外，可存在分别填充有类似或不同流体的多个中间室230。例如，第一中间室可填充第一物质，且第二中间室可填充第二物质，其在组合时，产生分析样本中所需的化学反应。

作为优选，培养器200还具有下室240。作为优选，下室240包含调节电子装置245。作为优选，下室由密封件260保护而免于来自上室225或中间室235液体进入。下室240可容纳电池250或其它电源、促动开关和流体搅拌装置。例如，流体搅拌装置可为振动装置、泵、螺旋桨，或能够移动流体的另一装置。在泵或螺旋桨的情况下，作为优选，装置的一部分与流体接触，且一部分保持与流体分开。流体搅拌装置可连续地或间断地工作。培养器还可包括微流体装置。微流体装置可允许引入侧向层析测定/装置并入培养器中,以便在培养完成时测试样本，无论培养器有或没有并入光学读取器。

在其它实施例中，流体搅拌装置可由另一装置替换或伴有另一装置。例如，培养器200可包括加热或冷却装置、干燥装置、润湿装置、起泡器(aerating)，或另一流体调节装置。作为优选，电子装置仅在拭子220进入中间室230时促动。例如，当拭子220推入中间室230中时，拭子接触中间室230的底面，其接合下室240内的开关255，且促动振动装置。开关还可为压力、体积、光学或电子触发器。作为优选，电池可替换而多次使用，然而培养器200可为一次使用的装置。培养器200可为独立的装置，或可连同如本文所述的加热元件和/或处理器使用。

实例4

图3绘出了培养器300的另一个实例。培养器300类似于培养器200，只是培养器300的盖310是止挡件。作为优选，盖310摩擦配合到插入物318中，插入物318联接到培养器300的本体305上。插入物318优选由增大盖310与本体305之间的摩擦的物质制成。例如，插入物320可为橡胶、滚花表面、粘合剂或具有高摩擦系数的其他材料。

实例5

图4绘出了培养器400的另一个实例。培养器400类似于培养器20，只是培养器400包括联接到拭子420上的球密封件490。作为优选，球密封件490提供对可穿透的膜片435的二次密封。例如，在拭子420刺穿可穿透的膜片435之后，球密封件490接合可穿透的膜片435中的孔，以限制流体流出中间室。此外，球密封件490可提供拭子420可延伸到中间室中多远的限制。球密封件490优选由橡胶制成，但可使用其它材料。

实例6

图5绘出了培养器500的另一个实例。培养器500类似于培养器200，只是拭子520的杆是锥形的。作为优选，锥形的杆向可穿透的膜片535提供二次密封。例如，在拭子520刺穿可穿透的膜片535之后，锥形的杆接合可穿透的膜片535中的孔，以限制流体流出中间室。此外，锥形的杆可提供拭子520可延伸到中间室中多远的限制。锥形的杆优选由橡胶制成，但可使用其它材料。

实例7

图6绘出了培养器600的另一个实例。培养器600将培养器500的锥形杆与培养器400的球密封件组合。在培养器600中，球密封件690替换培养器200的可穿透的膜片。例如，球密封件690优选包容了中间室中的流体，直到拭子620将球密封件690推入中间室或旁边，在该点，中间室内的流体可与样本接触。然后，锥形杆接合球密封件690留下的孔，或与球密封件690接合，以限制流体流出中间室。此外，锥形杆可提供拭子620可延伸到中间室中多远的限制。锥形杆和球密封件690优选由橡胶制成，但可使用其它材料。

实例8

图7A和7B绘出了培养器700的另一个实施例的外部和截面视图。作为优选，培养器700具有泪珠形，但培养器700可具有其它形状，如，立方体、棱锥、圆柱形或球形。培养器700可由塑料、金属、玻璃或其他人造或天然出现的材料制成。作为优选，材料对培养器700内容纳的任何流体不反应。作为优选，培养器700具有本体705和样本组件710。样本组件710优选可装固到本体705内。作为优选，本体705包绕样本组件710，然而样本组件710可拧入本体705，咬合到本体705中，摩擦配合到本体705中，或以另一方法固定。在优选实施例中，样本组件710可多次地固定到本体705和从本体705除去。在其它实施例中，样本组件710可仅固定到本体705上一次，且然后永久地固定到本体705上。

样本组件710优选不透空气和/或水。作为优选，一旦固定，则没有气体或液体可进入样本组件710或从样本组件710逃出。样本组件710是气密性密封的。为了实现正确密封，垫圈、凝胶或其它密封剂可定位在样本组件710内。

图8A和8B绘出了样本组件710的实施例的外部和截面视图。样本组件优选包括盖718、容纳拭子722的管720，以及安瓿725。拭子722优选可从管720除去来获得生物样本。作为优选，拭子722是棉、其他织物、粘合剂、磁体、爪钩或能够保持与样本接触的其他装置。作为优选，拭子722由杆732联接到盖718上。杆732可为柔性或非柔性的。在使用之前，拭子722可储存在管720中来防止拭子722的污染。在此实施例中，盖718可具有使用前和使用后的接合设置。例如，使用前或获得样本前，盖718在样本收集位置(见图9A-C)中，而在获得样本之后，盖718可推至样本培养位置(见图10A-C)。作为优选，在样本培养位置，拭子722推入安瓿725中，以便生物样本可与容纳在安瓿725内的材料接触。例如，盖718可包括固定部分740和旋转部分745。通过旋开旋转部分745，拭子722可从密封组件710除去。在收集样本之后，旋转部分745可拧回固定部分740，穿过样本收集位置进入样本培养位置。

安瓿725可具有可穿透的膜片735。作为优选，可穿透的膜片735保持培养介质免于在拭子722与培养介质接触之前逃入管720中。例如，当拭子722(在获得样本之后)插回到管720中时，拭子722的末梢推过可穿透的膜片735，以便允许培养介质与样本接触。可穿透的膜片735可撕开、推离路径、溶解、打开、退回，或另外允许拭子722进入安瓿725。安瓿725可再填充或一次使用。此外，如果安瓿725可再填充，则可穿透的膜片735可再设置或替换。此外，可存在分别填充有类似或不同流体的多个安瓿725。例如，第一安瓿可填充第一物质，且第二安瓿可填充第二物质，它们在组合时产生分析样本所需的化学反应。

作为优选，样本组件710还具有调节元件730。作为优选，调节元件730受保护而免于流体进入，且容纳电池750。作为优选，调节元件730是加热装置或冷却装置、干燥装置、润湿装置、起泡器、流体搅拌装置，或它们的组合。例如，流体搅拌装置可为振动装置、泵、螺旋桨，或能够移动流体的其他装置。在泵或螺旋桨的情况下，作为优选，装置的一部分与流体接触，且一部分保持与流体分开。流体搅拌装置可连续地或间断地工作。培养器还可包括微流体装置。微流体装置可允许引入侧向层析测定/装置并入培养器中来在培养完成时测试样本，无论培养器有或没有结合的光学读取器。

作为优选，调节元件730仅在拭子722进入安瓿725时促动。例如，当拭子722推入安瓿725时，拭子接触安瓿725的底面，其接合调节元件730的开关733，且促动装置。开关还可为适于检测拭子或样本的存在的压力传感器、体积传感器、光学读取器或电子触发器。作为优选，电池可替换而多次使用，然而培养器700可为一次使用的装置。培养器700可为独立的装置，或可连同如本文所述的外部加热元件和/或处理器使用。培养器700可具有一个或更多灯755或指示器来指出培养器的当前状态。

本发明的其它实施例和使用将对于本领域的技术人员从本文公开的发明的细节和实施的考虑中变得清楚。本文引用的所有参考文献，包括所有出版物，以及所有美国和外国专利和专利申请，都通过引用具体且完全地并入。用语“包括”在任何位置使用旨在包括用语“组成”和“基本由组成”。此外，用语“包括”、“包含”和“含有”不旨在为限制性的。期望将说明书和实例仅认作是示例性的，其中本发明的真正范围和精神由权利要求指出。

Claims (20)

1.一种培养器，包括：

底座；以及

包含在所述底座内的样本组件，所述样本组件包括：

螺纹向下拧的盖；

联接到盖上的样本采集装置；

适配于和盖配合以及容纳样本采集装置的螺纹管；

与管联接且具有密封件的安瓿；和

位于管内的样本采集装置和密封件之间的密封件刺穿装置；

其中样本组件具有样本采集位置和样本孵育位置，并且其中，在样本采集位置，盖和样本采集装置可从管上移除，和当盖被拧到管上时，样本组件从样本采集位置转换到样本孵育位置，和样本采集装置迫使密封件刺穿装置刺穿密封件。

2.根据权利要求1所述的培养器，其中所述样本采集装置是植绒拭子。

3.根据权利要求2所述的培养器，其中所述植绒拭子由杆联接到盖上。

4.根据权利要求1所述的培养器，还包括包含在底座内的电子样本调节装置。

5.根据权利要求4所述的培养器，其中所述样本调节装置是流体搅拌器、加热装置、冷却装置、除湿装置、加湿装置、pH控制元件、湿度控制元件、氧控制元件、二氧化碳控制元件或光控制元件中的一者。

6.根据权利要求4所述的培养器，还包括当样本采集装置进入安瓿时适于促动所述样本调节装置的开关。

7.根据权利要求1所述的培养器，其中所述密封件是将安瓿内的内容物与样本采集装置分开的可穿透的膜片。

8.根据权利要求1所述的培养器，其中培养器适于收集、处理、运输和稳定用于生物标志物测定或癌组织测试的样本。

9.根据权利要求1所述的培养器，其中培养器适于收集、培养和运输生物样本。

10.根据权利要求1所述的培养器，其中至少一个密封件刺穿装置包含、涂覆以下一种或多种或由以下一种或多种制成：适配于促进样本的识别、评估或生长的化学品、化合物、元素或药物。

11.一种样本评估系统，包括：

培养器，所述培养器包括：

底座；以及

包含在所述底座内的样本组件，所述样本组件包括：

螺纹向下拧的盖；

联接到盖上的样本采集装置；

适配于和盖配合以及容纳样本采集装置的螺纹管；

与管联接且具有密封件的安瓿；和

位于管内的样本采集装置和密封件之间的密封件刺穿装置；

其中样本组件具有样本采集位置和样本孵育位置，并且其中，在样本采集位置，盖和样本采集装置可从管上移除，和当盖被拧到管上时，样本组件从样本采集位置转换到样本孵育位置，和样本采集装置迫使密封件刺穿装置刺穿密封件；和

包含在安瓿内的样本调节介质。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述样本采集装置是植绒拭子。

13.根据权利要求11所述的系统，其中所述植绒拭子由杆联接到盖上。

14.根据权利要求11所述的系统，还包括包含在底座内的电子样本调节装置。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述样本调节装置是流体搅拌器、加热装置、冷却装置、除湿装置、加湿装置、pH控制元件、湿度控制元件、氧控制元件、二氧化碳控制元件或光控制元件中的一者。

16.根据权利要求14所述的系统，还包括当样本采集装置进入安瓿时适于促动所述样本调节装置的开关。

17.根据权利要求11所述的系统，其中所述密封件是将安瓿内的内容物与样本采集装置分开的可穿透的膜片。

18.根据权利要求11所述的系统，其中所述样本是微生物或微生物群，且所述样本调节流体是促进微生物或微生物群的增殖或稳定的培养介质。

19.根据权利要求11所述的系统，其中培养器适于收集、处理、运输和稳定用于生物标志物测定或癌组织测试的样本。

20.根据权利要求11所述的系统，其中至少一个密封件刺穿装置包含、涂覆以下一种或多种或由以下一种或多种制成：适配于促进样本的识别、评估或生长的化学品、化合物、元素或药物。

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