CN1313592C - 检测液态流体的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种简化的取样和检测流体的设备，适用于单手操作，同时也将污染的危险减少到最小，例如可减少在设备外表不受欢迎的细菌生长。所述设备包括一个尖端，一个容器，与所述容器相连的柔软且可弹回的调节装置，该调节装置与所述容器形成具有一个开口的连续隔间，和一个可移动构件，该可移动构件置于所述容器内并受所述调节装置机械作用。本发明还涉及一种简化的取样和检测流体的方法。

Description

检测液态流体的设备和方法

发明领域

本发明涉及取样和检测流体，尤其是检测体液中微生物存在的简化的设备，适用于单手操作，并可将污染的危险减少到最小，例如可减少在设备外表不受欢迎的细菌的生长。该设备包括一个尖端，一个容器，与所述容器基本上密封相连的柔软且可弹回的调节装置，该调节装置与所述容器形成了具有一个开口的连续隔间，和一个可移动构件，该可移动构件置于所述容器内，具有一个活性检测表面。

本发明同时涉及微生物存在下取样和检测流体的简化的方法，通过这种方法，与污染有关的，例如不受欢迎的细菌生长的问题可以减少到最小。

背景技术

由于众多原因对体液进行检测和分析，例如检测体液中微生物的存在，已有很长时间，并且仍然有极为重要的临床意义，例如对众多病理状态的探测和监测。例如，尿样分析就是一种在临床医学中最古老、最简便的和最广泛使用的实验室检测手段。就体液而言，所述检测对寻求适合特定条件的抗菌素可以有很重要价值。

这些检测相对较复杂，通常包括很多步骤，其中有些步骤是在微生物与周围环境或多或少分离的状态下，将微生物从一处移至另一处。对于微生物的处理，例如，在孵育和培养的过程中的检测时，由于研究的微生物中很多是病原，在进行检测时实验人员有受到传染的危险。于是，已经开发了简化的分析液态样品，例如检测尿中微生物存在(例如细菌)的设备。这些检测设备同时显著降低了检测人员暴露在微生物中的可能性和在操作过程中样品受污染的危险。

因此，US 4 054 491描述了检测可能含有微生物的样品的设备和方法，在这种方法和设备中，将样品与微生物生长培养基和任选的指示指示剂混合，该混合物经孵育后检测其中生长菌落的存在。样品首先通过活塞的作用被加入这一设备中，然后生长培养基以同样的方式被加入设备中，在设备中样品和介质的混合完成。设备为观察菌落提供了透明部分。

在WO9842821中，描述了一种具有一个或更多检测盘的检测尿样的设备，这些检测盘覆盖有培养基和任选的抗菌素。在使用中，设备的喷口浸入盛有尿样的一次性玻璃或类似容器中，然后通过活塞运动在设备内形成低压，利用此低压将尿样通过喷口吸入设备的柱形罐。当尿样湿润检测盘后，从所述柱形罐排出尿样，设备放入培养箱中培养。

在利用现有技术的检测设备时，检测的尿，或其他液态样品将不可避免接触和污染检测设备的外部，可能导致在所述外表面上不希望的细菌生长。同时，需要相对较大量体积的液体样本。此外，在实用中，现有的设备只能两手操作。另外，现有技术中设备的尖端通常较短只能伸到检测管中的少量液体。

发明内容

因此，本发明的目的之一就是提供一种能单手操作的检测存在微生物流体的设备。

利用下述设备可以实现这个目的，其包括：容器(30)，其通过一端的摩擦接合与尖端(20)相连，借助与该容器另一端相连的调节装置(40)的操作分别经由该尖端使流体流入该容器和流出该容器，和带有至少一个检测表面(51)的构件(50)，其位于该容器内，可借助所述调节装置(40)的进一步操作向所述一端移动，其特征在于所述调节装置(40)是柔软的圆盖，当从其压缩状态返回未压缩状态时有效地使流体进入该容器，并且当从其未压缩状态到所述压缩状态的调节装置重复压缩时有效地将流体排出该容器，并且其中通过由调节装置(40)接合的构件(50)可移动，当所述调节装置从所述压缩状态的进一步压缩时该构件有效地从容器(30)上拆卸尖端(20)。

所述调节装置是柔软且可弹回的，与所述容器相连，所述调节装置和容器形成了有一个开口的连续隔间，所述可移动构件的第二部分可被所述调节装置机械作用。

本发明的另一个目的是提供简化的检测和分析的方法，该方法可以检测液体样本中微生物的存在，这一方法包括步骤：

A)提供取样和检测液体的设备，包括：

a)一个尖端，其具有第一和第二开口；b)具有一个开口的容器，该开口可与尖端的第一开口相连；c)与所述容器相连的柔软且可弹回的调节装置，其用于排空所述容器内空气和移动容器内可移动构件，所述调节装置和容器形成了有一个开口的连续隔间和；d)置于所述容器中的可移动构件，包含指向开口的第一部分，所述调节装置机械作用的第二部分和检测表面，

B)使调节装置处于第一级压缩状态，

C)从第一级压缩状态释放调节装置，从而所述可移动构件保持其原有未压缩状态。

通过以下描述和所附权利要求，本发明的实施方案和优点是容易理解的。

本发明的设备为检测液体中微生物的存在提供了便利。同时，没有活塞或柱塞使设备结构更简化。根据本发明的另一个实施方案，该设备有一个可拆卸尖端，从而使得污染和不希望的细菌生长危险显著下降，这种危险主要是由于设备外表面的部分在取样含有微生物的待测液体时与该液体接触所引起的。根据进一步的实施方案，通过移动容器中有检测表面的可移动构件，可以密封容器的开口。在所述实施方案中，置于容器中的可移动构件至少必须是机械作用的，并在调节装置压缩到第二级进一步压缩状态时该可移动构件也可被调节装置推动，或优选在调节装置从第一级压缩状态进一步压缩时被推动。

根据本发明，第二级进一步压缩状态最好是基本上完全或完全压缩的状态。

从生产的角度，本发明设备的相对简单结构也降低了生产成本，使所用的不同零件数减少到最小。同时，构成设备所需的材料量很少。

通过移动置于容器中的可移动构件，本发明设备可将可拆卸尖端移除。这一移动过程通过压缩设备的调节装置完成。在所述实施方案中，置于容器内的可移动构件至少必须是机械作用的，并在调节装置压缩到第二级进一步压缩状态时该可移动构件可被调节装置推动，或优选在调节装置从第一级压缩状态进一步压缩时被推动。

设备的尖端可以是长的，这样可方便用于试管。

没有活塞或柱塞可以消除与粘滑现象相关的问题，这些问题在现有技术中有活塞或柱塞的设备中常会遇到，例如这些设备在培养过程中由于高温诱发，或由于活塞的接触面与容器的不均匀湿润引起了这些问题，同时可以消除活塞使用时遇到的其它任何问题。

所述设备的容器提供至少半透明的部分，这样从设备外通过这一部分可以观察到置于容器中可移动构件检测表面上任何可见的结果，如微生物培养后的情况，或在该检测表面上发生预期化学反应后的变化。优选整个容器都由这种至少半透明的材料制成。

此外，根据本发明，在现有技术设备中活塞或柱塞占据的空间可以安置更大的检测表面。这样，检测表面面积与容器体积比增大。置于容器中的可移动构件决定了检测表面的面积。因此，本发明也有助于充分润湿检测表面，和在整个检测过程中使用较少液体样本。

根据本发明优选的实施方案，尖端是可拆卸的，因此设备在量取液体样本后总体受污染面积能明显降低或事实上消除。

根据本发明优选实施方案，通过挤压设备轴向方向上端的调节装置可将尖端移除，如仅仅用拇指按压。在用手握住设备的同时，用这支手的拇指按压可方便地移除尖端。此外，由于不用接触尖端外部就可移除该尖端，这样粘在该尖端外部的含有微生物的液体不小心被转移的危险减小到最小。然后尖端可以丢弃或根据需要洗净后重复使用。

根据本发明的一项实施方案，由于调节装置进一步压缩为第二级状态，尖端被移除，检测表面构件也在相应位置锁定。这可以利用包含能在第二级进一步压缩状态锁定调节装置设备的设备来完成。

在本发明的另一个实施方案中，置于容器内的可移动构件朝容器开口方向推动时，可以紧紧密封容器，从而尖端可以移除。

根据优选实施方案，调节装置可以除去，因此实验人员可以接触到置于容器内的可移动构件，例如可进行进一步检查或监测检测结果。

根据另一优选实施方案，容器开口可以通过一个独立的密闭装置密封，这样容器中剩余的液体在拿走置于容器内的可移动构件时不会从开口处流出容器。这种密闭装置可在容器的外部或内部。密闭装置的关闭动作最好是通过可移动构件的移动来完成，例如通过置于容器内可移动构件的第一部分的机械运动。在使用独立的内部密闭装置时，尤其优选上述过程。如上面所提及，在后一种实施方案中，置于容器内的可移动构件至少必须是机械作用的，并在调节装置压缩到第二级进一步压缩状态时该排空部分可被调节装置推动，并且优选地，在调节装置从第一级压缩状态进一步压缩时被推动。因此，更优选形成在内部独立的密闭装置，从而可以通过置于容器内部的可移动构件第一部分的机械运动而封闭容器。

在另一个优选实施方案中，可除去的调节装置和置于容器内的可移动构件可以彼此锁定，这样只要通过除去调节装置就可除去可移动构件。在这一实施方案中，可除去的调节装置和置于容器内的可移动构件说明了锁定所述调节装置和可移动构件的装置。通过机械锁定，如摩擦就可形成这样的锁定。在安装设备时就可完成锁定，并且，对于机械锁定，在操作设备时也可实现。

这里所用的术语检测表面，定义为置于容器内的可移动构件上的总检测表面。

附图说明

图1所示为本发明实施方案的前视图和侧视图。

图2所示为与图1相同的实施方案，在图2中柔软且可弹回的调节装置处于第一级压缩状态，可以吸入液体。

图3描述了与图1和图2相同的实施方案，图中调节装置处于第二级进一步压缩状态，已除去长的尖端。

图4所示为本发明一实施方案外部的三个不同视角图。

图5所示为根据一实施方案所述设备容器内的独立内部密闭装置。

图6展示了将可移动构件和调节装置互相锁定的装置。

具体实施方式

以下将参照附图所示实施方案对本发明进行详细描述。

附图显示的设备10包括一个具有第一开口21和第二开口22的长的可拆卸尖端20，具有透明部分和开口31的容器30，该开口31可至少与尖端的一个开口相连，柔软且可弹回的可折叠式圆盖形调节装置40，当机械作用于调节装置的外部时可排空容器内的空气，所述调节装置与容器是相连的，具有一个检测表面51的可移动构件50，该可移动构件置于容器内，通过容器的透明部分可从容器外观察检测表面。

根据本发明，可移动构件50的移动由调节装置40的机械作用完成，如该调节装置可被带动与可移动构件的第二部分53接触。因此，对于推动可移动构件，这一接触至少在调节装置处于第二级进一步压缩状态，并且优选是在调节装置从第一级压缩状态进一步压缩时建立。实施方案明显满足了这一要求，在该实施方案中，如在设备的安装或制造中预建立了这一接触，这种情况下一旦压缩所述调节装置，所述第二部分53就可被该调节装置机械推动。

该设备的操作非常简单直接。

为将设备装满液体，如图1所示，先将未压缩的柔软且可弹回的调节装置40压缩到第一级压缩状态，然后将第二开口22和尖端20浸入待研究的液体，此时调节装置，如图2所示，仍然保持在第一级压缩状态。放开施加在调节装置的外压，调节装置恢复到如图1所示的原有未压缩状态，液体就通过尖端流入容器30并润湿可移动构件50的检测表面51。

当所述检测表面充分润湿或与液体完全接触时，对调节装置施加外压挤出容器内的液体，从而压缩所述调节装置到第一级压缩状态，如图2所示。通过进一步压缩调节装置40到第二级进一步压缩状态，如图3所示，调节装置机械作用于可移动构件50并使50向开口31方向移动。

在压缩调节装置并且移动可移动构件50时，可移动构件50的第一部分52插入容器的开口31。当第一部分52插入开口31，插在这一开口的可拆卸的尖端就被移动而拆卸。施加机械作用于尖端第一开口21的边缘有利于第一部分52排出尖端。尖端因此从容器上脱除。如图3所示，如果要研究含有微生物的液体，除去尖端的设备可以在这种状态下直接培养。

调节装置40说明了在第二级进一步压缩处锁定调节装置40的方法。通过例如弹性物反向放置的自锁作用，如可折叠圆盖的反向放置，可实现这些方法，如图中所示。锁定的方法要求不高并且任何只要不妨碍调节装置作用的方法都可行。

调节装置40最好可拆卸。这样，可以方便接近容器内置的构件，例如为了更详细检查或评定检测结果。因此，在圆形开口32的情况下，且所述装置40相应为圆周，可以在所述装置40边缘做出合适的螺纹。显而易见，其他形式的配合也可使调节装置可拆卸，如众多的摩擦配合，比如，将调节装置锁定在容器上的搭扣。

在优选实施方案中，当调节装置与可移动构件第二部分53接触时，调节装置40和可移动构件50建立了机械连接的连接装置70和71。这一实施方案如图6所示。在图中显示的实施方案中，机械连接可通过摩擦锁定，如球状搭扣。在图6所示的实施方案中，连接装置在设备操作时锁定。根据本发明连接的类型要求不高。优选尽可能牢固的连接，这样在从容器中拔出可移动构件时，限制了可移动构件相对于调节装置的任何不需要的移动。但是，对于可以通过旋转拆卸的有可拆卸螺纹的调节装置40，容易理解所用的锁定装置必须允许两个部件70和71彼此旋转，如图6所示实施方案。

同时必须理解在生产或安装设备时就可以完成连接。机械连接的功能仍然是相同的，唯一区别是因为调节装置40和可移动构件第二部分53是预先连接的，无论调节装置是压缩状态或保持其最初未压缩状态，可移动构件均将会被移动。连接装置要求不高，合适的连接装置对于阅读本发明描述的本领域技术人员是很明显的，例如可以是棒状部分70，该棒状部分从调节装置延伸至可移动构件第二部分上的相应孔71。尽管不允许旋转，但仍保持机械连接牢固，并使得调节装置和置于内部的可移动构件形成的整体是可信的。

长的尖端20嵌入容器的开口并且通过摩擦在容器的这一开口处形成可拆卸锁定。因此，施加在调节装置处释放尖端的压力至少应与将尖端头固定在容器开口嵌入位置的摩擦力相当。摩擦锁定要求不高并且可以按本领域已知的常规方式建立。所需的摩擦例如可以仅仅通过嵌入开口31的尖端上端圆周的紧配合实现，如附图所示，或通过尖端到容器开口内的搭扣配合(无图示)，或任何其他合适的方式来实现。

很明显，尖端与容器的连接必须对空气和水足够密闭，以便通过调节装置40作用可在容器内形成所需的高或低压。否则设备的功能将会受到危害并且在操作设备时可能会遇到泄露问题。因此，在本发明有连接在设备上的可拆卸尖端的实施方案中，尖端必须与容器30的开口31紧密连接。

可移动构件50的第一部分52的几何形状并不重要，但优选形状是诸如允许该第一部分可以嵌入开口31，或至少可以挤出尖端20，如通过施加机械力至少作用在第一开口21的部分边缘挤出尖端。

或者，如图3所示，第一部分52应成一定形状以便在引入开口31时，可以紧密密封开口31。当然，为了密封开口31，第一部分52应该具有在其圆周上适合与开口31形成相应紧密接合的几何形状，同时可以移动嵌入的尖端20。显而易见，这可以由很多方式实现并且不是本发明的功能的关键。例如，对于圆形横断面的管状开口31，第一部分52优选适合这一开口的相应形状。所述第一部分的长度只能是将嵌入的尖端20从开口挤出，并且优选不伸到该开口的外面所需的长度。

在另一可供选择的实施方案中，容器中提供了独立的内部密闭装置60。在图5所示实施方案中，所述装置60与允许液体进出容器的开口61一起使用。当调节装置进入第二级进一步压缩状态并且可移动构件50因此移动时，密闭装置60处于开口61密封且没有液体可以通过该开口的位置。参照图5，说明了这一内部密闭装置60，其中开口61被移动到该密闭装置较高的圆周区。这种密闭装置允许检测后内置的可移动构件的取出并且阻止容器中任何剩余液体由开口31泄露。这样，防止任何容器中剩余的液体污染周围环境。

在另一个可供选择的实施方案中，使用了外部密闭装置60。这种外部密闭装置主要用于阻塞物，常会与开口31配合。例如该阻塞物可采取合适的形状以便其一端与开口22配合，另一端与开口31配合。

柔软且可弹回的调节装置40是排气(gas displacing)构件，并如附图所示可由弹性可折叠的圆盖组成。只要调节装置40能有效升高或降低容器中压力，调节装置40的形状并不关键。显而易见，该排气构件的形状必须是能够紧密连接到容器的，以便调节装置40可以履行其特定功能。虽然附图以置于开口32内部的可折叠圆盖说明，应该意识到这一圆盖也可置于开口32的外部。同样，该圆盖可被其他任何合适的排气装置代替，如波纹管状(bellow-like)装置，该装置同样必须与可移动构件接触以使其发生移动。

设备的形状，尤其是容器的形状，不是很重要的。但是优选容器的几何形状与内置可移动构件大体相符，因为在这种情况下，填满容器所必须的液体体积就会减少到最小。即容器的空间，除了与调节装置相连的33部分，应优选主要由可移动构件50占据。

附图所示实施方案为优选实施方案，在其中，容器形状在提供一个设备的人体工程学几何形状的同时，还考虑到大的总体检测表面，和填满容器的较小液体体积，以便仅用一只手就可简单操作该设备。

容器优选惰性、透明，或半透明材料制造，如玻璃或塑料。可根据设备将接触液体的化学性质选择容器所使用的合适材料。

与生物溶液相容的热塑性塑料是优选的，这是因为此类设备预期在生物溶液上有广泛实用性。这些材料的实例有聚苯乙烯、聚碳酸酯、和聚烯烃，如聚丙烯和聚乙烯。用来制造容器部分的材料应该对任何使用的试剂都是惰性的。这里使用的术语惰性，指的是对使用的溶剂和试剂以及样品中存在的物质，尤其在生物样品如体液中的物质，以及对不同的pH环境，尤其在生化液体中遇到的环境，缺乏化学反应性。这些材料也应能够在可移动构件仍在容器内时培养在可移动构件的检测表面上的待研究的微生物。

调节装置40可以由任何考虑到调节装置必须具备的柔软且可弹回的特性的材料制成，且并不过分妨碍设备的功能。因此，这些材料优选对使用的任何试剂和液体是惰性的。本领域技术人员了解在调节装置40上所使用的合适材料。

这里使用的术语柔软且可弹回的，目的是规定一种调节装置，该调节装置从第一级压缩状态释放时，如图2所示，能够恢复到未压缩状态；如图1所示。

正如本领域所了解，如WO9842821，容器内可移动构件50上的任何检测表面51可被细分为许多不同表面，如涂有一层琼脂，或提供任何其他试剂，如抗生素。不同的检测表面，无论细分与否，可以有任何合适的几何形状而对本发明不是很关键。不同的检测表面，无论细分与否，可以提供不同的功能，如需检测液体相关的不同特性，或进行的不同检测实验，如对待检测液体中某种研究的分析物的检测。这些检测实验可以同时进行或作为选择性实验进行，由所使用的特定条件决定。因此，可以在检测表面提供任何合适的化学反应剂和指示剂、探针、寡核苷酸、生长培养基等。

显而易见，检测表面的数目和形状由内置可移动构件50的形状决定。如从附图可见这一可移动构件可以是矩形横截面，在这种情况下，两个大的表面特别适合作为检测表面，或者是三角形横截面，这种情况下，视三角形横截面的角度而定，可能得到适合作为检测表面的三个表面。也可使用任何其它合适的形状的可移动构件50，如具有圆形或椭圆形横截面的几何形状。

可移动构件50的一个检测表面也可形成一个或多个凹面(basin)。这种凹面可用于相对较厚的检测层，例如琼脂板，如相对较厚琼脂铸板，如2-5毫米厚。

尖端20可以用任何合适的材料制成，只要不过分影响设备的使用功能。因此，这些材料优选对使用的任何试剂和液体是惰性的，并且可以是金属、玻璃或塑料。决定材料的选择可基于经济角度，例如，如果需要可循环使用的尖端，应该使用更耐久的材料，这种材料可以抵抗任何适当的重复清洗操作，如辐射或化学试剂、高压灭菌器等。对于一次性尖端，应使用能提供有成本效率和简单加工过程的材料。通常优选塑性材料。

通常，在尖端的内部可以有过滤器(未图示)。该过滤器为本领域中任何熟知的常规过滤器，并且如果需要的话，也可含有需要加到液体样本中的试剂。位于尖端管腔内的过滤基质(matrix)可以过滤掉任何进入容器中会干扰检测的颗粒。这样的过滤基质也允许简便地加入所需要的物质，这些物质预先加入到过滤器中，当液体样品流经过滤器到容器时，物质就可加入，或者是这些功能的组合。加入到过滤器中的合适的物质可以是任何需要加入到液体样本中的物质，如试剂、或检测表面活化剂、指示剂、液体样本中特定分析物的示踪剂、络合剂、螯合剂、着色剂等。

可移动构件50在需要时具有沿着表面51的边缘升高的轮缘(rim)或部分，或细分所述表面的升高的螺纹(ridge)，这些部分从可移动构件50的检测面上升高，用于防止检测表面与容器内部相接触(未图示)和/或减少可移动构件移动时遇到的摩擦量。

尽管仅描述用于检测液体中的微生物，但应该意识到该设备也可用于任何其他物质的检测，例如由于β射线或毒性，使得这些物质与人皮肤接触有害，需要限制在容器内。

Claims (7)

1.取样和检测流体的设备，包括：容器(30)，其在第一端具有开口(31)，尖端(20)可从容器外部插入其中并且借助与该容器第一端相对的第二端相连的柔软的圆盖(40)的压缩和扩张分别经其使流体流入该容器和流出该容器，和可在该容器中移动的带有至少一个检测表面(51)和可从容器内部插入该开口(31)的第一部分(52)的构件(50)，其特征在于所述柔软的圆盖(40)当从其第一级压缩状态扩张到未压缩状态时有效地使流体通过所述尖端(20)吸入该容器，并且当从其未压缩状态压缩到所述第一级压缩状态时有效地将流体通过尖端(20)排出该容器，并且其中所述柔软的圆盖(40)当从所述第一级压缩状态压缩到第二级进一步压缩状态时与所述可移动构件(50)的与第一部分(52)相对的第二部分(53)接合，并且借助柔软的圆盖(40)向所述第二级进一步压缩状态的压缩，所述可移动构件(50)向容器(30)的第一端移动直至所述可移动构件(50)的第一部分(52)插入所述开口(31)，由此从容器(30)的开口(31)上接合和拆卸该尖端(20)。

2.权利要求1的设备，其特征在于所述可移动构件(50)的所述第一部分(52)的几何形状被设置成当所述柔软的圆盖(40)从所述第一级压缩状态压缩到所述第二级进一步压缩状态时通过插入来用第一部分(52)的圆周密封容器的所述开口(31)。

3.权利要求1的设备，其特征在于独立的密封装置(60)与所述可移动构件(50)接合并且当所述可移动构件借助该柔软的圆盖(40)从所述第一级压缩状态压缩到所述第二级进一步压缩状态而向容器的所述第一端移动时可插入该开口(31)，所述密封装置(60)具有设置于其中的开口(61)，当处于未插入位置时允许流体通过所述密封装置进出，而当该密封装置(60)插入到开口(31)中时防止通过开口(61)的流动。

4.权利要求1的设备，其特征在于该柔软的圆盖(40)被设置成在所述第二级进一步压缩状态保持固定。

5.权利要求4的设备，其特征在于该柔软的圆盖(40)被设置成通过机械连接装置(70，71)在所述第二级进一步压缩状态保持连接到该可移动机构(50)，该机械连接装置分别设置在该柔软的圆盖(40)和该可移动构件(50)上。

6.权利要求1的设备，其中该柔软的圆盖(40)与所述容器(30)可拆卸地相连。

7.权利要求1的设备，其中在尖端(20)内提供有过滤基质。

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