CN204803311U - 用于试剂的受控结合的装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了用于试剂的受控结合的装置。该装置包含容器、容器插入物和盖子元件。该容器具有接纳生物样品的主体部分。所述容器插入物接纳至少一种试剂。优选地，接纳该容器插入物成为容器的一部分。该盖子元件连接在容器上，以把容器插入物固定在容器上。在使用期间，当对其施加混合力使生物样品引入到容器的主体部分时，容器插入物适用于释放其中的内容物。根据本实用新型实施例可以施加多种混合力。

Description

用于试剂的受控结合的装置
背景技术
败血症由于在医院的高发和高致死率而成为重大的健康护理问题。败血症的一个主要原因是血流感染(BSI)。BSI最通常的是用血液培养进行诊断，其中血液样本与微生物生长培养基在大气控制的环境下共同孵育以促进细菌的生长。现有的自动血培养系统可以在12-48小时内检测血液中传染性微生物的存在并在5天内排除任何的传染性微生物的存在。通常，血液培养需要结合添加剂从而确保BSI存在与否的检测尽可能快速和准确。例如，患者的血液在取样时已经含有抗生素。抗生素的存在会进一步增加检测传染性微生物所需要的时间。此外，它将增加额外的12-48小时用于确认传染性微生物，方法是传代培养阳性血液培养并进行鉴定和抗菌药物敏感性试验。这些结果对于改变治疗过程来说可能会太迟从而导致患者的死亡。
各种吸附树脂可以用来吸附患者血液样本中的抗生素，从而缩短检测传染性微生物存在所需要的时间。另外，吸附来自患者血液样本中的抗生素使得微生物可以恢复和生长，从而确认样品中这些微生物的存在。吸附树脂和微生物生长培养基典型地混合于一个密封容器内。除了通过削弱抗生素对微生物生长的影响来降低微生物检测的时间，还经常通过过滤血液样本来捕捉存在的任何微生物以得到更快的检测细菌的时间。然而，现在在普通的微生物实验室进行这项工作需要多种工具和步骤。
已经发现，优化的培养基处方中的一些成分与树脂是不兼容的。当一种细胞溶解介质存在于含有吸附树脂和生长培养基的混合物时，吸附树脂可能会吸附细胞溶解试剂的成分。这种吸附导致细胞溶解功能的丧失。因此在单独封闭系统中将细胞溶解试剂与树脂和血培养基隔离是符合期望的，从而促进培养基的稳定和尽可能降低微生物生长所必需的培养基成分的非特异性吸附(例如，营养物，洗涤剂等)。因此，用于结合添加剂至血液培养和血液样品BSI诊断程序的改进方法和设备仍然是被期待的。
实用新型内容
本文描述的是将各种样品成分释放至血液样本/血液培养基的方法和装置。在一个实施例中，考虑使用时间控制释放的机构来实现在优选的时间间隔内混合某些成分至血液样本/血液培养基中。该方法特别与BSI检测相关并在该背景下进行描述。然而，本领域技术人员明白，本文描述的方法和装置可以在各种寻求用于下游分析的受控制的成分结合的背景中使用。
在本文描述的方法和装置的实施例中，使用如具有多个隔离室的BACTECFXTM9000系列的血液培养瓶，其由BectonDickinson诊断设备系统公司制造。隔离室将例如微生物生长培养基、吸附树脂和细胞溶解剂彼此隔离并且该装置具有在所需的时间释放室中的内容物的多种方法，其可以用例如BACTECFX9000系列设备的系统手动或自动控制。通过控制隔离室的成分例如吸附剂(例如树脂)、细胞溶解剂和生长培养基的结合，可以控制血液样本中利用树脂进行的抗生素的吸附。
在另一个实施例中，描述了在单独系统中通过时间控制的程序接种样品的方法和装置。在一个实施例中，本文描述的装置具有两个腔室和以推力或压力控制的释放机构。该释放机构使得腔室中的内容物可以结合。
在一个实施例中，腔室设置于瓶中。具有尖端的杆连接盖子上，该盖子固定在瓶子上。杆指向盖子的下端。血液培养瓶的底部设置有传感器。可替换地，传感器可以位于血液培养瓶的任何位置，可以悬挂在瓶内、或在培养基中是可溶的。传感器监测血液培养的环境条件，其指示微生物的存在与否。在另外的实施例中，可以用测量细胞密度或细胞阻抗性能代替传感器来监测培养条件。血液样本放在装有生长培养基的腔室的上面的腔室中。杆的尖端穿透腔室使得血液样本可以与生长培养基结合。释放血液样本到生长培养基和吸附室的装置同样可以控制血液样本渗透到血液培养瓶的距离。换而言之，可以校准渗透力来控制样品分配到培养基的程度。这种控制可以是手动的或自动的。
在其它实施例中，存在多于一个的腔室。可以控制推的动作从而只打开第一个腔室的密封。迟些时候，第二次推的动作将打开另外一个或更多个腔室的密封。可替换地，推一次可以同时打开多个腔室的密封。密封一旦打开，打开密封的腔室的内容物与相邻的腔室的内容物相通。一旦所有的室的密封都打开，锥形杆延伸至腔室的最底部。在一个实施例中，延伸的杆作为搅拌器使用，可以通过自动或内部手动或外力(例如磁铁)而搅拌。
在另一实施例中，释放机构是扭力操控的螺旋机构。具有内部螺旋线的盖子和特征为具有尖锐尾端的杆插入血液培养瓶中，该血液培养瓶具有外部螺旋线和一个或更多个密封腔室。血液样本通过盖孔或隔膜设置在第一腔室。在优选的时间，自动或手动地朝下扭下盖子，使得杆的锥形尾端打破隔离第一和第二室的密密封，从而使第一腔室的血液样本与第二室的内容物结合。可以自动或手动控制螺旋释放机构以顺序地或几乎同时地打开单独的隔室密封。一旦所有的隔室密封都打开并且它们的内容物都相互结合一段所需的或预定的时间，可以自动或手动地倒置该装置以释放结合的内容物进入一个单独的容器用于进一步的检测。
在另一个实施例中，装置具有一个以上的穿刺机构。在该实施例中，顶部和底部的容器相互连接并相互推进以促使该机构穿刺容器室之间的密封。特定地，具有一个或更多个腔室的插入物设置在瓶子的顶部容器中，该瓶子具有包含过滤器和过滤采集腔室的底部容器。顶部容器具有安在其盖子上的穿刺机构(例如有锥形端的杆)，而底部容器具有指向顶部容器的长钉。
顶部容器放在底部容器上，从而在这两者之间形成一个额外的腔室。在一个实施例中，该腔室具有低于正常大气压的压强。可替换地，该腔室可以是空的或可以包含例如细胞溶解剂的成分。此处描述的空腔室或腔室的空余部分指的是腔室或装置的顶部空隙。
血液样本通过顶部容器盖子的开孔或隔膜而引入到顶部和底部容器之间的腔室。可以手动或自动地使顶部和底部容器相互推进。当推进容器时，顶部容器中杆的锥形端穿刺隔离过滤腔室与相邻腔室的密封。同样地，底部容器的长钉也穿刺隔离腔室插入物和相邻腔室的密封。相互推进顶部和底部容器可以是受控的推进，其只允许最先打开过滤密封然后相应打开其它腔室的密封，或同时打开过滤密封和腔室密封。一旦腔室之间的密封打开，腔室的内容物相互结合从而在腔室的顶部形成一个浓缩物，而多余的液体副产物流入并通过过滤采集腔室进行过滤。
在可替换的实施例中，使用螺旋机构来推进容器，其中通过扭转一个或互相关联的两个容器来相互推进顶部和底部的容器。
在另一个实施例中，使用铁磁切刀来穿刺一个或更多个密封，使一个或更多个腔室的内容物结合以确保样品的处理。一个或更多个分隔的具有腔室和铁磁切刀的密封插入物设置在血液培养瓶中并用具有能容纳至少一个插入物的流体通道的盖子进行密封。可以通过在血液培养瓶中安置插入物以形成额外的底部腔室。血液样本通过流体通道进入血液培养瓶。其它实施例可以在把插入物放入瓶中之前或之后将血液样本最先引入插入物的各个腔室中的一个腔室内。
可以手动或自动地启动铁磁切刀。切刀沿着流体通道形成的轴推进，其穿刺各个腔室之间的密封，使得一个腔室的内容物与相邻腔室的内容物结合。控制铁磁切刀的推进，使其以顺序地或几乎同时打开多个密封。可以控制铁磁切刀从流体通道中出现后继续旋转，然后引入到培养瓶中，进一步混合培养中的相隔离的腔室的内容物，直到形成优选的混合物。
在可替换的实施例中，自动或手动地推进锥形杆通过通道。在自动模式中，使用磁力推进杆。使用其它释放机构，例如上面讨论的(例如扭转，推)推进锥形杆通过流体通道。
在另一个实施例中，使用磁性小珠研磨生物学上惰性的聚合物(例如硅屏障)，所述聚合物将树脂与培养基隔离。磁性小珠设置在一个底部腔室内，其含有硅传感器、树脂、屏障和培养基。当用外力启动时，磁性小珠研磨硅屏障，以使树脂和培养基以及血液培养基相结合。血液样本通过用于密封瓶子的可刺透的盖子导入到血液培养瓶中。外力可以是手动或自动启动的磁力。在其它实施例中，外力，例如超声波、电力和重力，可以用来完全或部分破坏生物学上惰性的聚合物。
可替换的实施例预期到设置在血液培养瓶中的模制插入物的使用。在这些实施例中，上述的腔室由插入物提供。模制插入物悬在培养瓶的颈部或与其隔离并悬挂在培养瓶中，因此可以用外力来搅动它。各种凸缘和盖子可以用来固定培养瓶中的插入物。还提供了隔膜和隔膜盖子，通过它们将培养用的血液样本灌入到瓶子中。在一些实施例中，盖子用可刺透的针与培养瓶分离。在其它实施例中，针穿透隔膜前，盖子以拉、扭等方式分离。
在一个实施例中，插入物具有管状腔室，其中设置血液培养所需的试剂(例如树脂和/或细胞溶解介质)以传送到培养瓶中用于与培养基和其它试剂结合。插入物具有一主体和一较宽的顶部，其用于固定培养瓶颈部的插入物。插入物的管状腔室用薄膜密封。插入物用隔膜/盖子组件固定在培养瓶中。插入物较宽的顶部具有与培养瓶流体连通的开口。这样，引入到插入物中的血液将从插入物流到培养瓶中。当培养瓶/插入物组件倒置时，一旦密封膜破裂，插入物的内容物(例如树脂和/或细胞溶解介质)将同样流过开口，流入到培养瓶的下部腔室中。通过针刺穿盖子并使薄膜破裂，将血液样本引入到培养瓶中。
在另一个实施例中，模制插入物具有均匀的主体部分，其延伸通过培养瓶的颈部，并用隔膜或凸缘固定在培养瓶中。顶部附近有开口以允许插入物内部和血液培养瓶之间的流体连通。开口下方有密封，如果倒置培养瓶/插入物组件以方便插入物的内容物和培养瓶的内容物相混合，那么当密封破裂时，其将使得插入物的内容物与培养瓶中的内容物流体连通。
在另一个实施例中，插入物配置成塞子，其具有头部、中空的主体部分和基部。头部位于培养瓶的颈部上和上方。中空的主体部分是含有与血液和血培养基(例如树脂和/或细胞溶解介质)结合的组分/试剂的腔室。基部是用于防止插入物的内容物与培养瓶的内容物混合的膜。插入物用隔膜帽固定在培养瓶中，该隔膜帽覆盖塞子插入物的头部并固定至培养瓶的颈部。大的盖子和隔膜是可刺透的。血液样本可以通过样品传送装置引入到培养瓶中，该装置具有在针内的插管，血液样本能在其中流动。优选地，针穿透可刺透的盖子/隔膜并撕裂或破裂基膜，从而使得血液样本和插入物的内容物通过插管流到培养瓶中，并与这些内容物混合。
在可选的实施例中，插入物配置成通过培养瓶的颈部而被接纳。插入物用具有较宽直径的顶部的隔膜固定在培养瓶上，这将使得隔膜可以停留在培养瓶颈部的顶部。隔膜的底部是凸起的并固定在插入物的凹处，使得插入物悬挂在培养瓶中但通过隔膜固定在颈部。隔膜下方是位于隔膜和插入物上部之间的屏障，其限定一个腔室。在一些实施例中，针的动作导致插入物脱离并掉入培养瓶中，以便于插入物的内容物、培养瓶的内容物和血液的混合。在其它实施例中，在插入物底部的密封用真空保持就位。当针刺透密封并将血液引入插入物时，密封脱落，使得插入物的内容物流入血液培养瓶中。另一方面，随着针的推进，插入物的内容物与血液培养瓶的内容物和血液相混合。
在另一实施例中，插入物又一次通过血液培养瓶的颈部而被接纳、并固定在其上。延伸至血液培养瓶的插入物部分具有凸起的中央部分，其在插入物的底部形成了一个管子。该管子的顶部具有可刺透的密封，在密封保持完整时，密封防止腔室内的内容物流入培养瓶中。当瓶子被用注射器灌入血液时，针刺透密封，使得血液流过插入物的管子并流入培养瓶。腔室的内容物与瓶子的内容物混合，可以通过倒置瓶子以使腔室的内容物通过破裂的密封流入培养瓶，或使腔室的底部与顶部分开，以促使腔室的内容物与血液培养瓶的内容物相混合。
在另一个实施例中，腔室是隔膜笼。笼可以包含一个或更多个含有试剂(例如树脂)的胶囊。胶囊在血液培养瓶的内容物中不能溶解，并设置成使得：当用于灌入血液到血液培养瓶的针刺透笼和内容物时，它们分解并将胶囊的内容物释放到血液培养瓶中。
在可替换的实施例中，腔室是用非模制材料制作的，其可以完全或部分用一种化合物(如小分子，蛋白质等)的添加来破裂。腔室可以悬挂在未固定的培养瓶内部。可替换地，腔室可以被环境条件的改变(例如pH和/或离子强度或外力的改变)而破裂。
附图简述
为了帮助本领域技术人员制备和使用本实用新型，可以参考下列附图。
图1A-B是吸附树脂腔室和锥形杆的立体图。
图2A-D是一个腔室和杆组件的剖面侧视图。
图3A-D是腔室内含有树脂的密封的杆/腔室组件的剖面侧视图。
图4A-B是图3A-D所示的组件设置在含有传感器的血液培养瓶中的剖面侧视图。
图5A-C所示的是操作插入物来释放树脂到血液培养基的剖面侧视图。
图6A-C所示的是图3A-D腔室可替换的实施例的剖面侧视图。
图7A-B是含有真空腔室插入物的培养基瓶的剖面侧视图。
图8是含有水平地设置的真空腔室插入物的培养基瓶剖面侧视图。
图9A-B是真空腔室插入物的可替换实施例的示意图。
图10A是具有腔室和穿刺机构的血液培养瓶的另一个实施例的剖面侧视图。图10B是穿刺机构的可替换实施例的剖面侧视图。
图11A-B是描述通过拧或扭盖子来操作穿刺机构的侧视示意图。
图12是引入插入物使其填充血液培养瓶并在其中形成一个腔室的方法的侧视示意图。
图13是描述填充图12腔室并把穿刺机构设置在外壳上的剖面侧视示意图。
图14A-B是传送血液样本至图13所示的装置中的血液采集腔室的方法的侧视示意图。
图15A-D是描述图14装置中的腔室内容物与血液和血培养基结合的侧视示意图。
图16A-B是用于血液培养瓶的可替换的插入物配置的侧视示意图。
图17是图16A-B的插入物配置的立体图。
图18是配置作为培养瓶组件底部的过滤器组件的剖面侧视图。
图19是图18所示的组件的立体图。
图20是从顶部到底部形成的装置的操作，底部如图19所示。
图21是图20的装置的立体图。
图22A-D是图17的装置在操作的不同阶段的立体图和侧视图。
图23A是根据另一个实施例的含有一个腔室插入物的血液培养瓶的剖面侧视图。
图23B-C是具有铁磁切刀的腔室插入物的立体图。
图24A-I所示的是图23A-C的铁磁切刀的组装。
图25A-E所示的是铁磁切刀释放到瓶内的内容物。
图26A是含有研磨性磁性小珠的血液培养瓶的剖面侧视图。图26B是含有带有树脂层和屏障的研磨性磁性小珠的血液培养瓶底部的剖面侧视图。
图27A-D所示的是模制插入物组件的可替换实施例的剖面侧视图(27A和27C)和立体图(27B和27D)，所述组件具有悬挂在培养瓶颈部用于容纳试剂的管状腔室。
图28A-D是具有均匀主体部分和在靠近插入物顶部具有开口的模制插入物的可替换实施例的剖面侧视图。
图29A-D所示的是配置作为塞子和部分悬挂在培养瓶颈部的模制插入物的可替换实施例的立体图(图29A和29D)和剖面侧视图(29B和29C)。
图30A-C所示的是用隔膜/盖子组件固定在培养瓶上的模制插入物的可替换实施例的剖面侧视图(图30A和30C)以及俯视立体图(图30B)。
图31是用凸缘固定在血液培养瓶颈部的模制插入物的剖面侧视图。
图32A-B是含有真空腔室插入物的可替换实施例的培养基瓶的剖面侧视图。
图33A-B是具有凸起的中央部分的插入物的剖面侧视图。
图34A-B是插入物可替换实施例的立体图，其中腔室是容纳胶囊的隔膜笼。图34B是设置在培养瓶中的插入物的剖面侧视图。
图35是带悬挂插入物的培养瓶的剖面侧视图。
图36A-D是插入物可替换实施例的立体图，其中腔室是带有柱塞的橡胶屏障。
图37A-F是图36A-D所示的组件的立体图。图37E-F是设置在培养瓶中的屏障/柱塞插入物组件的立体图。
具体实施方式
本文描述的是配置用于结合组分进行样本检测的控制时间和顺序的方法和装置。在一个实施例中，该方法和装置配置用作各种血液培养成分的受控释放。在这些实施例中，提供具有一个或更多个单独的密封腔室的血液培养瓶。血液培养瓶装备有穿刺腔室之间的密封的机构。可选地，该机构用时间控制的机构自动或手动地启动。所述机构打开第一腔室的一个或更多个密封，使得血液样本与腔室内容物相通。可进一步推进该机构以穿刺另外的(可选的)密封，使得最先结合的组分进一步与另一个相邻腔室或血液培养本身结合。尽管本文实施例是在BSI试验的背景下描述的，本文描述的装置和方法可以在广泛的各种实验、研究和处理中，例如化学反应和组合物混合，实现组分的有效受控结合。
图5A所示的是位于血液培养瓶下部腔室450上方的密封腔室插入物320的实施例。通过开孔或隔膜从样品传送装置传送血液样本。例如，样品传送装置可以具有血液样本从其中穿过的针内插管。合适的市售血液培养瓶包括BectonDickinson制备的BACTECFX9000系列。图1显示密封腔室插入物320的两部分，管状前室100和带交叉棒的锥形杆110。
图2A-D描述了杆110和管状前室100如何与盖子200进行组装。盖子200具有外缘入口205和内缘入口206。外缘入口205的尺寸使得盖子200可以安置在管状前室100上，这是通过接纳接头207制造腔室插入物的外壳部分210实现的。内缘入口206的尺寸适合接纳位于杆110上的接头208。杆110安置，使交叉棒不与管状前室100的壁接触。在将杆110和管状前室100嵌入盖子200之后，将所获得的组件200倒置。
图3A-D描述组件220如何填充和密封。组件220首先倒置，然后填充所需的组分或添加剂，在该实施例中是吸附树脂300。在其它实施例中，树脂300可以与培养基混合。在组件220填充后，将封箔310连接到在盖子200远侧的组件的底部。密封材料的选择大体上取决于设计，但杆110必须能够刺穿它。然后可以准备将已填充的组件320设置在容器中，所述容器当刺穿密封310后将接纳吸附树脂300。
图4A-B描述如何将已填充的组件320放在血液培养瓶400中。血液培养瓶400具有下部腔室410和较窄的上部腔室420。下部腔室具有位于血液培养瓶400底部的传感器430。其它实施例可以具有不止一个的传感器并且传感器可以位于血液培养瓶400的其它区域。在该实施例中，血液培养瓶400的下部腔室410填充有培养基440。这种配置可以在以下市售培养基中找到：BectonDickinson的PlusAerobic/F、PlusAnaerobic/F、PEDSPlus/F、Lytic/10Anaerobic/F、Standard/10Aerobic/F、StandardAnaerobic/F、Myco/FLytic和MycosisIC/F培养基。在培养基440引入到下部腔室410后，(已填充的腔室410是450)，树脂腔室插入物320通过培养瓶400的顶部开口嵌入上部腔室420。
图5A-5C描述了各种组分释放入培养基的情况。图5A中，插入物320在将接纳样品(例如血液)的第一位置。血液抽取装置500安装在培养瓶400/插入物320组件上面的第一位置。然后，血液抽取装置500移动到血液抽取装置500的针509向下推动杆110的位置。当血液抽取装置500的针509向下推动杆110时，杆110的锥形端刺穿封箔310从而释放树脂腔室插入物320的内容物到液体培养基440中(图5B)。可选地，同样可以用铁磁自动或手动地启动也被分配到培养基440中的杆110，以搅拌结合的血液样本、树脂和培养基混合物570，如图5C显示。
血液培养瓶400的形状可以各式各样，只要腔室插入物，例如密封的树脂腔室插入物320能因此被接纳。血液培养瓶400中给定的插入物的腔室数目同样可以根据特定的需求而变化。腔室可以包含不同的物质，除了或替代树脂300和培养基440。腔室中的物质可以是固体、液体，或气体或固体、气体和/或液体的混合物。例如，培养基440可以以液体或冻干粉的形式提供。传感器是可选的并且它的位置大体上可以取决于设计的需要，只要它可以被它对应的检测元件(例如但不限于光学装置)检测到。
图6A-C描述了具有不同的树脂释放组件的本实用新型可替换实施例。树脂释放组件2200位于血液培养瓶400的下部腔室450上方。组件2200具有顶部可移动密封元件2210，底部可移动密封元件2220，和隔室2230以支撑树脂300(图6B)。底部可移动密封2220将树脂300与设置在培养瓶400的底部腔室410的培养基440隔离(填充有培养基440的底部腔室410是450；带插入物的较窄的上部腔室420是460)。顶部和底部可移动密封元件可以是用以密封腔室内容物的任意合适的形状。在一个示范性的实施例中，隔室2230是筒柱并且可移动的密封是圆片。通过用盖子组件500罩住的针509传送血液样本。再次按压盖子组件500推进针509进入培养瓶400。在设置可移动密封元件2210、2210以密封隔室2230中的树脂前，隔室2230首先以树脂300填充。组装好后，树脂释放组件2200设置在血液培养瓶的上部腔室420中(以460显示)。
图6C进一步描述树脂释放组件2200的操作。顶部2210和底部2220的可移动密封与腔室可移动地接合。可打破的密封(未示出)直接设置在树脂释放组件2200的上方，以使得它不影响针509引起的可移动密封元件2210和2220的推进。在把盖子组件500固定在血液培养瓶400的顶部之后，将盖子压进瓶子400从而把针509推入可打破的密封(未示出)并进入腔室2200。将针509推进腔室2200同样把顶部可移动密封元件2210向下推入树脂隔室2230从而向下推进树脂。底部可移动密封元件2220同样向下推进从而最终脱离隔室2230。可选地，顶部2210和/或底部2220可移动密封元件可以从而脱离并掉入隔室450。顶部可移动密封元件2210向下推进直至所有的树脂和血液被推出隔室2230并进入培养瓶的底部450，使得血液和树脂混合物(未示出)与培养基440相结合从而得到血液、树脂和介质混合物570。可以自动或手动地延时并控制树脂300的释放。
在培养瓶中添加了额外的试剂例如细胞溶解剂的这些实施例中，可以在树脂释放组件上方或下面设置另外的腔室或囊。例如，含有额外试剂(例如细胞溶解剂(未示出))的囊可以连接在顶部2210或底部2220可移动密封元件上。通过针509推进顶部和底部可移动元件将穿刺囊并与树脂一道释放其中的内容物到培养基440中。在优选实施例中，试剂是细胞溶解剂，优选是浓缩的皂苷。在介质是细胞溶解介质的这些实施例中，额外的含有细胞溶解剂的囊是可选的。
图27A-D描述了本实用新型具有一个不同的树脂和/或细胞溶解试剂释放组件的可替换的实施例。模制插入物2720设置在血液培养瓶400中。插入物2720具有主体部分2721和顶部2722，所述主体部分2721是用于容纳试剂的管状腔室，所述顶部2722是隔膜/盖子组件2700的一部分并将插入物固定在培养瓶的颈部。腔室2721容纳血培养试剂(例如树脂和/或细胞溶解介质)，用于传送到血液培养瓶，与培养基和其它试剂结合。顶部2722在直径上比主体2721和培养瓶颈部400要宽。
隔膜/盖子组件2700位于血液培养瓶400的狭窄的上部腔室420上面。盖子组件2700具有盖子200(图27A-B)，其把隔膜2710和模制插入物2720固定在培养瓶400颈部。膜2730在顶部密封插入物2720，并阻止设置在腔室的试剂通过开口2740流入培养瓶400。优选地，膜2730用容易被针509刺穿或破裂的材料制作。膜的合适材料包括玻璃和模制聚合物，其可以可选地用碳或玻璃填充。模制插入物2720悬挂在培养瓶400的颈部并用隔膜/盖子组件2700固定在培养瓶内。
插入物2720的较宽的顶部2722具有能与培养瓶400流体连通的开口2740。开口2740的大小和形状(例如环状，菱形，三角形等)可以被设计成适应不同的血液和液体流量。血液样本通过针引入到培养瓶中，所述针刺穿盖子200并刺破膜2730。这样，引入到插入物2720的血液将通过开口2740从插入物流到培养瓶。当瓶/插入物组件倒置时，一旦密封膜2730破裂，插入物的内容物(例如树脂和/或细胞溶解介质)同样将通过开口流入培养瓶400的下部腔室410。
模制插入物2720将试剂(例如树脂300)与设置在培养瓶400底部腔室410的培养基440(填充有培养基440的底部腔室410是450(未示出))隔开(图27C-D)。管状腔室2720的直径D1可以变化。在示范的实施例中，腔室2721可以容纳约2ml的试剂。在可替换的实施例中，直径D1可以更宽以容纳更大体积的液体试剂。
在操作中，首先用针509(未示出)将血液样本传送到培养瓶400中，所述针穿透罩在盖子组件2700中的隔膜2710并刺透(或破裂)可穿破的膜2730。推进针509通过膜2730使得血液通过开口2740流入下部腔室410并绕过插入物2720的腔室2722。收回针509后，倒置培养瓶/插入物组件几次使得插入物2720的试剂可以从下部腔室410流出和流进，其中血液与存在于下部腔室410中的预填充的试剂和其它介质成分混合。当培养瓶/插入物组件设置于BACTEC设备的搅拌系统上并进行振荡时，同样可以在下游处理步骤中将血液、插入物中的试剂和预填充的培养瓶内容物(例如培养基)进行混合。可以自动或手动地对从模制插入物2720的腔室2721引入的血液和树脂/细胞溶解介质释放机构进行延时和控制。
图28A-D描述了本实用新型带有容纳树脂和/或细胞溶解介质的管状腔室的模制插入物的一个可替换实施例。插入物2800具有用于设置到培养瓶400中的延伸的主体2801和设计用来与培养瓶颈部400牢固配合的边缘2802(图28B、28D)。主体2801是用于容纳试剂的管状腔室。隔膜/盖子组件2700位于血液培养瓶400狭窄的上部腔室420上方。盖子组件2700具有盖子200(图27A-B)，其用以把隔膜2710和模制插入物2720固定在培养瓶400颈部。
插入物2800含有靠近顶部的开口2810，以使插入物内部和血液培养瓶可以流体连通。通过针509(未示出)把血液样本引入到培养瓶400中，其中针刺穿膜2730使得血液流入培养瓶400并绕过插入物2800。封膜2730设置在开口2810的下方，从而当膜破裂时，如果倒置培养瓶/插入物组件以便于插入物的内容物与培养瓶的内容物互相混合，其可以使插入物2800的内容物与培养瓶400的内容物流体连通。
开口2810可以根据血液和/或树脂/细胞溶解介质的体积和流量设计成多种尺寸和形状。直径D2可以为了适应更大的试剂体积而变化。在示范性的实施例中，直径使得模制插入物可以容纳约5ml液体。插入物的长度同样可以由于不同培养瓶而变化。培养瓶400的配置和尺寸同样可以为了适应更大或更小直径的插入物2800而变化。
图29A-D描述了本实用新型一个可替换的实施例。插入物组装成为了容纳树脂300和/或细胞溶解剂1601(未示出)的塞子2900。塞子具有头部2901、中空的主体部分2902和基部2730(图29A)。中空的主体部分2902是含有与血液和血培养基(例如树脂和/或细胞溶解介质)结合的组合物/试剂的腔室。插入物2900放在培养瓶400的狭窄的上部腔室420里面，并由隔膜/盖子组件2910固定在瓶子上(图29C-D)所述组件覆盖了插入物2900的头部2901并把插入物系紧在培养瓶的颈部。在该配置中，隔膜/盖子组件2910的盖子200大到足以覆盖塞子2900的头部2901并将塞子2900和隔膜2710固定在瓶子400上。大盖子200和隔膜2710是可刺透的。可替换地，可以把隔膜2710配置为塞子2900的头部2901的延伸部分。盖子200同样可以配置成能与塞子2900分离，例如，在用针穿透隔膜2710以前用拉或扭盖子的方式。塞子插入物2900的基部是可打破的膜2730，其密封插入物的底部并防止试剂流入瓶内。膜2730可以是各种形状和配置以便于膜的撕裂。例如，膜2730可以设计成箭头，菱形或环的形状，可选地带有锯齿。可刺透的隔膜/盖子组件2910使得针509通过隔膜2710，进入塞子插入物2900并打破膜2730。针509的推进撕裂或打破基部膜2730从而使得血液样本和插入物的内容物流入瓶子400的下部腔室410并与已经在瓶内的内容物混合。可替换地，在收回针509后，可以把瓶子/隔膜组件倒置以使得试剂从插入物流入下部腔室410并与血液和另外的试剂(例如设置在下部腔室410中的培养基440(未示出))混合。在一个示范的实施例中，塞子插入物2900容纳多至1ml的试剂。
图30A-C描述了模制插入物的可替换实施例。把插入物3020配置成通过培养瓶400的颈部进行接纳并含有用以容纳树脂300和/或细胞溶解剂1601(未示出)的腔室。插入物3020用组件3000固定在培养瓶400上。组件含有隔膜2710，所述隔膜具有较宽的顶部直径使得隔膜能停留在培养瓶颈部的顶部。隔膜2710的底部3010是凸起的并固定在插入物3020的凹陷部分3030内，使得插入物能悬挂在培养瓶内但用隔膜固定在颈部。这种配置把插入物3020固定在瓶内而不需要盖子组件。隔膜2710的顶部与狭窄上部腔室420的颈部平行(在图30A中显示为虚线)以提供不透空气的密封。
在隔膜2710下方和插入物3020的上部是定义一个腔室的屏障3040(图30B)。通过针509穿过隔膜2710传送血液。针509的推进推动屏障3040并把管3020移动到瓶400内。插入物的底部3060是密封的。针509的动作(未示出)使得插入物3020脱离并掉入到培养瓶420的下部腔室410。这促使插入物3020的内容物与培养瓶400的内容物3050互相混合(图30C)。然后可以倒置瓶/插入物组件几次，以使得试剂流出插入物并流进培养瓶410的下部腔室并且与其中的内容物混合。
在另一个实施例中，隔膜2710可以用如图31显示的凸缘3100替代。在示范的实施例中，凸缘3100是合成橡胶的并弯曲成角度使得当为系统提供真空压力时可以帮助密封瓶子。在该配置中，推进针509通过屏障3040使模制插入物3020脱离凸缘并进入到培养瓶400的下部腔室410。
图33A-B描述了带有树脂和/或细胞溶解剂释放机构的插入物的可替换实施例。插入物3300(图33A)通过血液培养瓶400被接纳并系紧在它的上面(图33B)。插入物3300包含一个内室2720，用于容纳树脂或细胞溶解剂。隔膜2710放在插入物组件3300的顶部。盖子200覆盖隔膜2710并把插入物3300固定在培养瓶400上。延伸至血液培养瓶内的插入物的部分具有凸起的中央部分3310，从而在插入物的底部形成一个管室。凸起的中央部分3310的管室不容纳另外的试剂。该管室的顶部具有密封3320，所述密封用于防止腔室的内容物流入培养瓶。推进针509通过隔膜2710并朝向密封3320。针509施加的力打破凸起的中央部分3310的密封3320使得血液流入底部腔室410(未示出)。这就是说，当用注射器传送的血液灌入瓶子400时，针打破密封3320，使得血液从凸起的中央部分3310的管室流出并流入培养瓶400。然后血液与插入物的内容物和设置在培养瓶400底部腔室410中的培养基440混合(填充有培养基440的底部腔室410是450)。在收回针509后，可选地倒置插入物/瓶组件，以使得插入物内的试剂清空而进入下部腔室450并与血液/培养基混合物混合。可以根据需要倒置插入物/瓶组件以完全混合里面的内容物。在一个示范的实施例中，插入物2720和凸起的中央部分3310可以用统一的材料制作。可替换地，中央部分3310的底部边缘可以用较薄的材料制作，以使得通过中央部分3310的针509的推进打破凸起的中央部分3310并将其与插入物2720隔离。在该配置中，插入物的血液和试剂直接流入底部腔室410而不需要倒置瓶/插入物配置。
图34A-B描述了根据本实用新型的插入物的可替换实施例。插入物3400是一个隔膜笼，所述隔膜笼设置在培养瓶400的下部腔室420内。笼可以容纳一个或更多个含有树脂300(未示出)和/或其它适于特殊用途的其它材料(例如细胞溶解剂)的胶囊或小瓶(图34A)。沿着Y轴推进用于灌入血液培养基的针509通过隔膜3440(图34B)并进入到胶囊3410。针509的推进分解胶囊3410并把胶囊内容物(未示出)释放到底部腔室410中，底部腔室410可以用培养基440预填充。在保持隔膜笼的完整的同时，通过隔膜笼3420的开口释放分解的胶囊和试剂。通过针509传送的血液与培养瓶和胶囊3410的内容物混合。胶囊在血液培养瓶的内容物中是不溶的。适于胶囊的材料包括能被针分解的水不溶性材料。在一个示范的实施例中，胶囊材料可以用DuPontTM 薄膜制作。隔膜笼可用弹性体或其它柔性材料制作，使得在制备组件时容易插入胶囊。这样的材料的实例包括DuPontTM 薄膜和SaranTM塑料。
在上述的实施例中，插入物可以固定在瓶颈处或如图34B显示的悬挂在培养瓶内。使用本领域熟知的多种传统机构把插入物3500悬挂在培养瓶400内使得它可以很容易被破裂。例如，可以使用外力(例如超声波，磁力等)完全或部分地在培养瓶内破裂或搅动插入物，以便释放其中的内容物。用于搅动插入物的外力的类型可以依据插入物/瓶组件和配置而确定。搅动的实例包括机械的，热力的和压力的搅动。在插入物不固定地悬挂在培养瓶内的实施例中，可以在把血液引入到培养瓶中之前或之后打破该腔室。例如，首先可以将血液引入到腔室/瓶组件中以与瓶内的预填充的培养基混合和孵育而不打破该腔室从而释放其中的内容物。可替换地，可以将血液引入到包含在一个容器内的培养瓶(例如试管)中以防止血液与培养瓶(例如预填充培养基)的内容物混合。在这些实施例中，可以用外力打破该腔室以在把血液引入到培养瓶前释放试剂，使得释放的试剂在引入血液前与培养基达到平衡。
图36A-D描述了本实用新型的一个可替换实施例。插入物3620(图36D)是带有柱塞3600的圆筒3610，所述圆筒设置在培养瓶400的上部腔室420中。圆筒3610是中空的。柱塞3600具有带顶端3602a和底端3602b环状部分的延长的管室3601。橡胶材料缠绕在顶端和底端部分的周围用以在圆筒3610和柱塞3600之间形成密封(图36A)。在一个示范的实施例中，柱塞用能经受热压作用的塑料材料制成。柱塞3600首先设置在圆筒3610中(图36C)。柱塞底端部分3602b的周长比顶端部分3602a稍大些从而使其可以牢固地与圆筒的中空底端部分接合并提供紧密的密封。如图36C所示，在柱塞3600部分地设置在圆筒3610中之后，用液体(例如树脂)填充圆筒。然后把柱塞/圆筒组件3620(图36D)设置在培养瓶400内以使得组件悬挂在瓶子颈部并用盖子200固定就位。使用用来灌入血液培养基的针509(未示出)把血液传送到培养瓶400中。推进针509通过盖子200使其接触柱塞3600的顶端部分3602a。针509的推进推动顶端部分3602a用以移动柱塞3600，在圆筒3610的底部制造一个开口并将圆筒内容物(未示出)释放到底部腔室410，底部腔室410如图37E-F所示用培养基预填充。通过针509传送的血液与培养瓶和圆筒3610的内容物混合。柱塞和圆筒配置的图显示在37A-D中。
图7A-B描述了本实用新型的一个可替换实施例。插入物是含有细胞溶解剂1601的真空腔室2310。本文使用的术语“真空腔室”指的是具有比正常大气压小的内部压强的腔室。本文使用的术语“真空”指的是小于正常大气压。腔室2310设置在培养瓶400的顶部420内，在所述培养瓶中具有一个大气压。真空腔室2310的压强小于下部腔室450内的正常大气压2370。真空腔室2310有塞子2340和真空隔膜密封2330。虽然示出了两个塞子2340，本领域技术人员知道，塞子的数量取决于设计的选择。在一个示范的实施例中，真空隔膜密封2330用橡胶制成，使其可以容易地被针或注射器刺穿，但仍然可以用作真空密封。首先培养瓶被填充以培养基440和树脂300。可替换地，可以根据使用者的需要，在培养瓶中填充不同的试剂(图9B)。盖子2320用来在培养瓶400中插入真空腔室2310后，密封培养瓶400的顶部。
使用针509把血液样本580引入到含有细胞溶解剂1601的真空腔室2310，以制备细胞溶解的血液混合物2350(图7B)。针509穿透盖子2320和真空隔膜密封2330以形成样品注入孔2360。推进针509通过盖子2320和真空密封2330使得两个真空塞子2340从真空腔室2310脱离，方式是使下部腔室450(即具有正常大气压)和腔室2310(即具有小于正常大气压的压强)之间的压差相平衡。塞子的脱离使得真空腔室2310留下开口。在刺穿和塞子释放后，倒置瓶子/真空腔室组件，使得已溶解的血液混合物2350(图8)通过开口流入用树脂300和培养基440预填充的培养瓶的底部腔室。可替换地，细胞溶解的血液混合物2350可以以振荡或孵育瓶/插入物组件的方式与培养基和树脂混合物1616结合。本领域技术人员熟知用于振荡/孵育血液培养瓶的装置，故在此处不做详细描述。BACTECTM设备(可从BectonDickinson公司购得)是这些设备中的实例。血液培养瓶可以在其中设置一个传感器430。可替换地，血液培养瓶可以连接一个外在传感器使得可以从瓶外监测培养瓶的内容物。
在图9A-B中，真空腔室插入物2310可以包括其它腔室。其它腔室可以具有正常大气压2370。腔室的配置取决于配置它的试管、器皿、瓶子、容器等的形状和大小。在所示的实施例中(图9A-B)，示范性表现了真空腔室插入物从而不能反映插入物的真实大小/形状。本领域技术人员明白腔室插入物的特定配置和如何将插入物整合入血液培养组件很大程度取决于设计的选择。隔室用带真空塞子2340的分离器2305分隔，以保持腔室2310的压强小于大气压，直到相互混合腔室2310和2370的内容物达到期望。在一个实施例中，真空腔室2310填充细胞溶解剂1601并且相邻隔室2370填充树脂300(图9A)。在另一个实施例中，真空腔室和相邻隔室可以分别填充标示为2380和2390的不同试剂(图9B)。相邻隔室2370具有正常大气压强，并具有入孔2400，可以从该孔释放或收回隔室的内容物2370。
如上所述，把样品(例如血液)(未示出)从样品注入孔2360接纳到真空腔室2310。可以使用针或注射器把样品推进到真空腔室2310以与细胞溶解剂1601混合。推进针进入注入孔2360使得真空塞子2340从分离器2305脱离。然后，可以倒置或倾斜含有两个隔室插入物的装置以使两个隔室的内容物混合从而得到，例如，血液、树脂、细胞溶解剂和培养基混合物。可选地，可以自动或手动经注入孔2360推进样品以得到反应混合物(例如带细胞溶解剂的血液)，并使得真空塞子2340脱离。塞子2340的脱离得到一个开口，所述开口使得反应混合物从真空腔室流入第二腔室2370并与其中的试剂进行反应。可替换地，样品可以从第二腔室2370流入真空腔室2310从而在两个腔室中的一个中得到血液样本、树脂、细胞溶解剂和培养基混合物(未示出)。
图32A-B描述了真空腔室插入物2310的一个可替换实施例。所述插入物含有带培养基3210的树脂柱。真空插入物2310设置在培养瓶400的上部腔室420和下部腔室410的一部分中，所述培养瓶具有大气压2370。真空腔室2310具有塞子2340和真空隔膜密封2330。在将真空腔室2310设置在瓶400内之后，使用盖子2320来固定其中的真空腔室2310。真空腔室2310的压强小于培养瓶400内的正常大气压2370。真空腔室2310和培养瓶400之间的压差，使得腔室2310停留在瓶400内。在一个示范的实施例中，真空隔膜密封2330和塞子2340用橡胶制作，使其可以容易地被针或注射器穿透但仍然用作真空密封。首先用培养基440填充培养瓶(图32A)。可替换地，可以根据使用者的需要用不同的试剂填充培养瓶。
使用针509把血液样本580引入含有带培养基3210的树脂柱的真空腔室2310以吸附可能存在于血液培养中的抗生素(图32B)。针509穿透盖子2320和真空隔膜密封2330以形成样品注入孔2360。推进针509通过盖子2320和真空密封2330导致真空塞子2340从真空腔室2310脱离，使得下部腔室450(即具有正常大气压)和真空腔室2310(即具有小于正常大气压的压强)之间的压差相平衡。底部塞子的脱离在真空腔室2310中留下开口。在穿透和塞子释放以后，通过树脂柱3210的血液与预填充的下部腔室410中的培养基440混合(血液和培养基的混合物标记为450)。在该实施例中，树脂柱3210的一部分仍然在真空腔室2310内而另一部分掉落在真空腔室外面并进入培养瓶的下部腔室410。
在培养基与树脂和另外的试剂(例如细胞溶解剂)结合或将进行结合的实施例中，可以使用塑料小袋容纳细胞溶解剂。在一个实施例中，容纳细胞溶解剂(未示出)的腔室是连接在盖子200底部的塑料小袋(图2A-D)。细胞溶解剂优选为浓缩的皂苷。然而，也可以使用其它细胞溶解剂。
图10A-B描述了具备不同插入物配置的本实用新型另一个实施例。图10A的实施例具有带盖子650的盖子组件760和连接在瓶800上的传感器430。腔室插入物810插入到瓶800中。插入物810具有用于样品成分(例如吸附树脂300)的密封腔室。生长培养基440设置在瓶800的下部。通过盖子650引入血液样本580。图10A同样含有可选的用于储存期间使用的安全锁660。其它实施例不要求安全锁660。
图10A实施例同样是可以应用的，其中细胞溶解剂在生长培养基中与样品结合。例如，在单独的小袋(未示出)上容纳细胞溶解剂可能是具有优势的，所述小袋可以连接在盖子组件760上。把样品引入到培养基中，细胞溶解剂也同样释放到培养基440中。在一个实施例中，细胞溶解剂是皂苷。优选地，小袋用可以被针509容易穿透的塑料制作。
图10A-B的盖子650的操作、盖子组件760和锥形杆700在图11A-B中示出。盖子650具有含有内部螺旋线750的外壳701和开孔740以及开孔740b。开孔740a、740b使得血液抽取装置的针可以插入。开孔的形状和大小可以变化以使得不同装置和装置可以进入。外壳701同样含有压力释放通道730。优选地，外壳701安置在隔膜衬垫710上。隔膜衬垫710具有两个缺口711。杆700具有分离的两部分：杆身700a；和尖锐端700b。至少一个接头17连接到杆身700并插入到可穿透的针衬垫710中。接头712优选用缺口711接纳。杆身700a用隔膜710组装好以前或之后以及用700a组装好杆的锥形部分700b之前，沿着杆身700a通过屏障720中央的开口推进屏障720。杆的锥形部分700b相对于杆身700a的位置可以变化，例如锥形部分700b偏心(图10B)于盖子组件。屏障可以放在杆身700a的任意位置。在屏障720推进到在杆身700a的位置之后(可以在杆身700a连接在针可穿透的衬垫710之前或之后)，把锥形部分700b连接在杆身700a上。一旦所有部分都组装好(图11B)，准备将盖子组件760放在瓶800上。在一个示范的实施例中，当将盖子组件760放在瓶800上时，杆700在盖子组件760的中心。在一个可替代的实施例中，杆700可以偏离中心(图10B)因此杆的锥形部分700b可以在各种位置刺穿封箔640a和640b，但完全穿透底部密封640b。在公开的实施例中，杆的锥形部分700b的位置受顶部640a和底部640b密封直径的限制，其中底部密封640b的直径相对顶部密封640a略小。当如图10B所示其位置偏离中心时，杆的锥形部分必须穿透顶部和底部封箔两者从而在血液培养瓶的顶部600和底部620腔室之间形成一个通道。
图12描述了组装本实用新型的一种方法。腔室插入物810含有腔室600和610用于储存混合步骤中使用的成分。瓶800的一部分接纳插入物810。瓶800和插入物810的尺寸和形状在不同的实施例中可以不同。插入物810含有从插入物810内壁向外延伸的凸起811，其限定腔室610的一部分。凸起811定义一个开孔。通过瓶800顶部的开口809把插入物810接纳至瓶800中。所示的传感器430设置在瓶800的底部。然而，传感器的位置很大程度取决于设计的选择。一旦插入物810设置在瓶800内(图12)，将培养基440引入到外壳800的底部620。然后，把封箔640b放在跨过所限定的凸起811的底部部分。
图13描述了进一步的制备和血液培养瓶800的最终组装。在图13中，底部密封640b密封了凸起811所限定的底部开孔，从而把培养基440与腔室610隔离。把树脂300加入到腔室610。然后通过顶部密封640a密封腔室610，所述密封跨过由凸起811限定的顶部开孔。这得到了与腔室620隔离的树脂腔室610。
图13同样描述了图11A-B的盖子760的设置。盖子760与锥形杆700面朝下放在组件上。在盖子760放在组件上之前或之后，可选的安全锁660以锁定的位置放在组件外从而阻止不合期望的拧或旋转动作，该动作有可能使得密封640提前破裂。如图11A-B所示，盖子元件760的壳701具有内部螺旋线761，其与对应的外部螺旋线组901配合，从而把盖子760栓紧在组件上。然后血液培养瓶组件可以储存起来以供使用。
图14A-B和图15A-D示出了血液样本引入到血液培养瓶的过程。如前所述，用带针509的血液回收装置500将血液580传送到血液腔室600中。一旦腔室600填充到所需的水平(图14B)，如果安有安全锁600，将其移去(图15A)。然后，在方向1120上扭转盖子650从而向下推进盖子650促使杆700向下(图15B)。当杆700向下移动时，杆700的锥形部分700b首先刺穿顶部密封640a，从而使得血液580与树脂300相通。在一个示范的实施例中，杆700刺穿密封640a的中心。可选地，杆700的锥形部分700b可以设置在盖子组件760中，使得可以偏心地刺穿顶部密封640a，从而增大刺穿的密封的表面积。在所需的时间，进一步扭转盖子650到它的最终位置，再进一步朝下推进杆700直到刺穿底部密封640b使得血液和树脂混合物1130与培养基440结合，从而得到血液、树脂和培养基混合物570(图15C)。可以自动或手动延时和控制该释放。参考图15D，倒置血液培养瓶并使用针1150提取混合物570，该针插入到盖子650顶部的环状开口740a、740b之一中。混合物570优选使用真空流入到采集装置1180中。
使用类似配置的血液培养瓶的本实用新型不同实施例可以含有时间控制的释放机构，该机构使用推力而不是扭转力来将样品成分引入到培养基。另外，该装置可以在插入物中含有多于一个的腔室并可以根据特定实验的需要使用不同的或更多的成分。另外，传感器的位置可以和放在装置中的传感器数量一样发生变化。
在本实用新型的另一个实施例中，如图16A所示配置了两个腔室的插入物。该插入物含有两个培养基腔室1200和树脂腔室1201。该插入物具有把树脂腔室1201与培养基腔室1200隔离的两个通道1202。侧面1202a的一个通道是用于锥形杆1212通过的。第二个通道1202b接纳用于血液样本传送的针(未示出)。树脂腔室1201的壁1204含有接纳传感器430的缺口1203。插入物含有密封1208，例如封箔，其为培养基腔室1200、树脂腔室1201和腔室管道1202提供分离屏障。在施用封箔1208之前，培养基腔室1200和树脂腔室1201分别被填充以预定数量的培养基440和树脂300，同时传感器430插入到传感器外壳1203。在完成之后，将密封1208置于插入物上，在特定温度和顶隙气体(优选氧气、二氧化碳、氮气、或它们的混合物)下封闭各种腔室1200、1201和腔室管道1202。在本实用新型其它实施例中，传感器1203和腔室管道1202的位置可以变化。另外，传感器和腔室管道的尺寸和形状可以变化。一旦完全配置好，倒置培养基和树脂腔室建构1209并放进管状容器1210的一端，例如BectonDickinson的BACTECFX9000系列。在一个示范的实施例中，管状容器1210两端都是开放的。
图16B描述了锥形杆1212和盖子1211的组件，其中盖子1211适用于血液培养瓶1210的顶部。杆具有能放进盖子1211的凸缘1219。当与插入物1209和管1210组装时，通过将锥形端插入通道1202a来配置杆1212。可以在凸缘1219设置在盖子1211之前或之后插入杆1212。一旦盖子1211和杆1212配合在一起成为组件1213，把组件1213插入培养基和树脂腔室插入物1209的中央通道1202a中，其中盖子1211密封管状容器1210。金属封闭件1216装备有与侧面通道1202b对准的开口1217。金属封闭件1216放在盖子1211和血培养管1210的顶部上方，其形成完全配置好的血培养管1210的顶部组件1218。组件1218的立体图如图17所示。
图18描述了构建血培养管1210的底部组件1410的方法。组件1410罩有过滤器1402。过滤控制门1401嵌入到过滤采集容器1400的开口中。过滤控制门1401具有用以接纳杆1212的开口1403。设计成分级渐变的锥形开口在过滤步骤中起辅助作用。过滤控制门1401用可刺透的密封1408(例如封箔)覆盖，所述密封在过滤控制门1401和柱塞1405之间形成一个屏障。
柱塞1405用可弯曲的材料(例如橡胶)制备，其罩住在中心1403具有通道用来接纳杆1212的过滤器1402。过滤器1402可以是简单的网孔过滤器、多层过滤器或填充的过滤介质。本领域技术人员可以为特定的应用选择合适的过滤器材料和孔径大小。过滤器1402在其周边有一个或更多的长钉1404，当培养管/过滤器组件的顶部和底部相互推进时，所述长钉穿透血培养管1210(图16B)顶部1218的封箔1208(图16A)。最后，橡胶柱塞1405和过滤器组件1420一同设置在过滤采集组件1409的顶部。当血培养腔室的底部1410完全配置好时，过滤器1402中的通道1403带有在过滤器1402下方的开口1411。本实用新型不同实施例可以配置具有不同过滤机构的底部过滤系统1410或可以变化长钉的位置和数量。血液培养瓶的底部1410组件的立体图显示在图19中。
图20描述了各样品组分如何结合以及成分如何过滤至过滤采集容器1400。首先，倒置顶部组件1218并在特定温度和顶隙气体(优选氧气、二氧化碳、或氮气或以上提到的气体混合物)下，引入一个可选的预处理的试剂1601，例如，细胞溶解剂。如果组件的内容物在顶隙1630含有气体，在罩内所需的气体温度下组装顶部和底部。两部分组装好以后可以使用真空针以通过偏心的通道1202b从顶隙推出大部分的气体。需要在定义的顶隙1630中有足够的压强从而自动把血液吸入到装置组件中。在一个优选实施例中，顶隙中的适当压强小于标准大气压。合适的细胞溶解剂包括皂苷和BACTECTM细胞溶解介质。然后，把同样倒置的底部组件1410推入到组件1218的开放末端。一旦底部组件1410嵌进顶部组件1218，则把整个培养瓶按组件1604那样倒置。加入可选的安全锁1602a，以防止意外的“按压/过滤”动作。接下来，用血液样本回收装置1605引入血液580，所述装置使用真空力，通过与侧室通道1202b对准的金属封闭件1216的开口1217。血液580设置在顶隙1630中，所述顶隙在倒置的血液培养瓶组件1604的顶部1218和底部1410之间形成，所述倒置得到了血液和试剂混合物1609。然后，安全锁1602a移除成为1602b。可以手动和/或自动地完成安全锁的移除。然后，当杆1212的锥形端打破封箔1408时，可以自动或手动地互相推进顶部1218和底部1410。长钉1404打破密封1208(未示出)，所述密封将树脂300和培养基440与血液和试剂混合物1609隔离。一旦密封1208被打破，树脂300和培养基440结合血液和试剂混合物1609，从而得到血液、细胞溶解剂、树脂和培养基浓缩物1616。优选地，长钉1404和杆1212的穿透是按顺序的。长钉1404打破顶部1218的密封1208，然后杆1212的锥形端打破底部1410的封箔1408。这样的顺序使得在多余液体或残留副产物1612通过过滤器1402流入过滤采集容器1400之前形成浓缩物1616。在一段所需的时间之后，进一步互相推进顶部1218和底部1410。最终的浓缩物1616保留在顶部1218中用于进一步的回收和处理。残留的副产物1612保留在过滤采集容器1400中，最后从其中废弃副产物。本实用新型该实施例的立体图显示在图21中。图22A-D用侧视图和立体图描述了血液培养瓶组件1604的初始位置。图22C-D显示了混合所有成分形成最后浓缩物1616以及残留副产物1612通过过滤器并进入过滤采集容器1400后，血液培养瓶的最终启动位置1615的侧视图和立体图。
本实用新型使用带有类似配置的培养瓶的不同实施例可以应用螺旋形状的时间控制释放机构而不是之前描述的按压机构。在其它实施例中，各腔室以及各腔室之间的通道数量可以为了适应不同测试环境而不同。这些成分可以是固体、气体或液体或它们的任意混合。
图23A示出的是本实用新型另一个实施例的血液培养瓶1900配置的侧视图。血液培养瓶1900在底部腔室1902中含有传感器430、树脂300和培养基440，而顶部腔室1901含有腔室插入物1903和盖子1904。腔室插入物1903含有细胞溶解剂1905。市售的血液培养瓶，例如BectonDickinson公司的BACTECFX9000系列可以用作该实施例以及使用相同培养瓶配置的本实用新型其它实施例的血液培养瓶配置。
图23B-C所示的是细胞溶解剂腔室插入物1903的配置。腔室插入物1903具有管状的外壳1907使其可以嵌合于顶部腔室1901。外壳1907的顶部1909具有比下部更大的周长，使得一旦插入血液培养瓶1900中，则可以停留在血液培养瓶1900的顶部。外壳1907具有通过其中心的通道1908，从而在外壳1907的顶部1909和底部1910形成开口。可旋转切刀机构1906设置在通道1908周围。可旋转切刀机构1906具有系绳1905，在该例子中由铁磁线制成。具有延伸成锐角的插入物的曲翼1906a安放在系绳1905上方以形成可旋转切刀机构。翼1906a具有尖锐的边缘，当与系绳1905组装时其指向下方。在该例子中，翼1906a由塑料制成，但翼1906a可以用不同材料和各种配置制成。本领域技术人员可以选取可替换的配置作为设计的选择。
图24A-I描述了组装细胞溶解剂腔室插入物1903的方法和其在血液培养瓶1900中的位置。最上面两行用立体图(上面)和剖面图(下面)描述了组装的步骤。外壳1907描述在步骤A中。在步骤B中，将外壳倒置。一旦倒置，可旋转切刀机构1906设置在中央管1908上方。在步骤C中，细胞溶解剂1601或其它所需的成分加到外壳中。在步骤D中，密封2070设置在外壳1907的底部上并在步骤E中将细胞溶解剂腔室插入物1903倒置至直立位置。然后把细胞溶解剂腔室插入物1903设置在开口2005中，所述开口位于血液培养瓶1900的顶部2006。在步骤G中，外壳1907的边缘1909位于血液培养瓶1900的边缘2007上。在步骤H中，隔膜2060设置在外壳1907和血液培养瓶1900的上方以把细胞溶解剂腔室插入物固定在血液培养瓶1900上。最后，步骤I中，金属盖子1904设置在隔膜2060上方。金属盖子具有与通道1908适配的开口以容纳通向腔室插入物1903内容物的针。可选地，金属盖子用另外的盖子(例如塑料的或纸制的盖子)(未示出)固定，以固定隔膜并提供防止污染的保护。另外的盖子在使用前移除。
图25A-E描述了把样品组分释放入图23-24所示的实施例的液体培养基中。首先，必须打开用于把金属盖子1904固定在隔膜2060上放的可选的塑料盖子，将外壳1907中的通道1908暴露。使用血液抽取装置500通过外壳1907中的通道1908把血液580传送入底部腔室1902，血液580在其中与培养基440和树脂300结合。在步骤C中，在预定的时间段过后，自动或手动地对该组件施加外力，在该例子中是外部磁性转子，可旋转切刀机构1906开始沿着通道1908朝下旋转，刺透密封2070，所述密封将细胞溶解剂保留在插入物1903中。在一些可替换实施例中，可以重新定位一个外力(例如外部磁性转子)使得可旋转切刀机构1906在其从腔室插入物1903释放后继续旋转。在步骤D中，将细胞溶解剂1601释放并与树脂、培养基和血液混合物570结合。在该实施例中，将细胞溶解剂1601加到树脂、培养基和血液混合物570中(在步骤E中显示为1616)。可以手动和/或自动控制释放细胞溶解剂1601的时间使得当树脂300吸附了大部分的抗生素时，如果其存在于树脂、培养基和血液混合物570中的话，可以释放细胞溶解剂1601。在步骤E中，将可旋转切刀1906释放到树脂、培养基、血液和细胞溶解混合物1616中，并可选地继续旋转从而进一步混合成分直到混合物1616准备用于接种。
使用类似血液培养瓶配置的本实用新型其它实施例在尺寸和形状上可以多样，只要细胞溶解剂腔室插入物1903能插入到并固定在一个容器内。另外，任意腔室的成分可以根据需要而变化。传感器的位置和数量同样可以变化。可旋转切刀机构1906可以设计成比血液培养瓶1900底部腔室1902中成分的混合物的密度大或小或相等，使其在混合物体积的任意深度可以作为搅拌器使用。此外，可旋转切刀可以机械地或通过合适的自动装置实现其转动的功能。
图26A描述了本实用新型另一个实施例的侧视图。瓶1900描述为用于此应用和环境的包含试剂的血液培养瓶。然而，该实施例的创造性方面不限制于血液培养瓶，但可以在发现了受控的试剂结合的环境下进行应用。
在该实施例中，使用密封将瓶1900的底端部分1902与顶端部分1901隔离。与之前的描述一致，底端部分1902指的是“底部腔室”。相同地，顶端部分1901指的是“顶部腔室”。这里不是术语“腔室”的传统用法，因为在顶部1901和底部1902之间没有结构性描绘。在使用词语腔室中，申请人使用自己的能力重新限定该词从而在本文描述的众多实施例中保持一致性。
血液培养瓶1900在底部腔室1902含有传感器430、树脂300和培养基440。顶部腔室1901具有其上的盖子1904，配置该盖子的目的是用传统机构从其中接纳血液样本从而将血液样本引入到培养瓶中(即用针刺穿的隔膜盖子把血液注入培养瓶)。这样的机构对于本领域技术人员来说是公知的因此在本文不做详述。在所描述的实施例中，传感器430是设置在硅质骨架中的指示性材料的那种。这样的传感器在本领域技术人员来说是公知的因此在此处不做详述。典型地，这样的传感器以层的形式位于容器的底部表面并进行固化。树脂300直接设置在传感器430的上面。然后用生物学上惰性的聚合物形成的薄层覆盖该树脂，例如室温硫化(RTV)的硅屏障2610用以将树脂300与放在硅屏障2610顶部的东西(在该实施例中即为生长培养基440)隔开。优选地，RTV硅屏障2610连接在底部腔室1902的侧壁上，用来牢固地保留腔室底部的树脂并将其与培养基440隔开。
血液样本(未示出)引入到血液培养瓶1900的顶部腔室1901以后，使用一个或更多个搅拌小珠2600使树脂300与培养基和血液样本混合，所述搅拌小珠在启动时研磨屏障2610。当屏障2610受研磨和磨碎时，树脂300与培养基440相互混合。磁性小珠2600设置在底部腔室1902中。磁性小珠由生物惰性注射成型的聚合物制成，优选聚丙烯或聚酯，与铁氧化物混合。本领域技术人员了解聚合物与铁氧化物的比例必须是使得到的磁性小珠可以支持磁性搅动以在启动时(或搅动时)研磨屏障2610的那些。在示范的实施例中，磁性小珠是球形的，但是其它形状例如杆状元件同样可以考虑，只要磁性小珠充分研磨屏障2610以将树脂300释放入培养基440。磁性小珠的最外层(未示出)是带突起的有磨蚀作用或质地粗糙的表面，突起的高度为千分之一英寸的约5至约25倍，以有效地在磁性小珠的搅动下破裂屏障2610。
图26B描述了底部腔室1902的放大图，所述腔室含有传感器430，覆盖有屏障2610的树脂300，培养基440和磁性小珠2600。磁性小珠2600由位于紧靠血液培养瓶的外力(例如磁性搅拌器)启动。在示范的实施例中，磁性小珠由外部施加的磁力(例如自动磁性搅拌系统或磁性搅拌器)启动。本领域技术人员知道可以用来启动磁性小珠的那些磁力的设备或来源。例如，可以运用提供外部磁力的任何设备，放在其中的培养瓶1900启动磁性小珠，其进而研磨RTV屏障2610以将树脂300释放到血液(未示出)和液体培养基440中。
在本实用新型的所有实施例中，可以配置市售的BACTECFX9000系列血液培养瓶，用于操作本实用新型的方法。另外，可以使用BACTECFX9000系列来自动进行本实用新型的方法。
如上所述的多种不同元件和零件对于本实用新型在本文描述的其它实施例是常见的。这些常见的元件在本文的一些实施例中使用可替换的术语进行描述。例如，“盖子”和“盖子元件”都同样描述为“隔膜”和“隔膜/盖子组件”(参见例如，隔膜/盖子组件2700，其包括具有亚元件(即隔膜)的盖子)。带额外零件的盖子包含在术语“盖子元件”中。类似的，“密封元件”包括例如封箔310，膜2730，屏障3040的实施例，和本文描述的用于密封的其它结构。“容器插入物”在一些实施例中同样指的是腔室或隔室。接纳容器插入物的容器的主体部分在一些实施例中同样指的是腔室或隔室。一些元件和功能通过它们内部的物理或几何性质，或与本文描述的装置的其它组分的排列，包括图1-37D的那些排列和内部关系进一步进行描述。例如，许多零件用相对于其结合的其它零件相关的近端和远端来描述。这样的描述在图1-37D可以找到支持。类似的，零件的内部和外部的参考可以在附图中找到支持，所述附图描述了容器插入物的内部和外部方面，容器的主体部分等。本领域技术人员可以很好得理解这些关系性术语。同样的，参照的条件不是用绝对性术语制定的，只是相对于正常条件。例如，任何的参照“真空压”或“真空”是由相对大气压制定的，因而包括低于大气压的任何程度的压强。
尽管本实用新型在本文用特定实施例作参考，可以理解，这些实施例仅作为对本实用新型原则和应用的描述。因此可以理解，可以对所描述的实施例做各种修改，同时在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围下，可以实施其它的设计安排。

Claims (35)

1.用于试剂的受控结合的装置，其特征在于，所述装置包括：
具有用于接纳生物样品的主体部分的容器；
用于接纳至少一种试剂的容器插入物；和
连接在容器上的盖子元件，
其中，当对容器插入物施加混合力以使生物样品引入到容器的主体部分中时，容器插入物适用于释放它的内容物。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述容器插入物是管状的。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述容器具有从主体延伸的颈部，并且其中，所述容器插入物用盖子元件固定在容器的颈部。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，混合力施加于具有近端和远端的锥形杆，并且其中，混合力的施加使得锥形杆的远端刺穿容器插入物并将容器插入物的内容物释放到容器的主体部分中。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述容器插入物用密封元件密封，并且其中，锥形杆刺穿密封元件。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于推进锥形杆的自动系统。
7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述盖子元件螺接容器的颈部并且混合力是扭转力，所述扭转力促使锥形杆刺穿容器插入物并将其中的内容物释放到容器的主体部分中。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于推进锥形杆的自动系统。
9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述容器插入物包括管状主体和柱塞，所述管状主体具有延伸至容器颈部的恒定直径，所述柱塞在两端具有适用于密封管状主体的弹性密封件，其中，向柱塞施加混合力从而在管状主体内朝远端推进柱塞以将容器插入物的内容物释放到容器的主体部分中。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述柱塞由能经受热压的材料制成。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述盖子元件是隔膜盖子，其适用于密封容器和把容器插入物固定在容器内。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述容器插入物的近端包括圆环和密封元件，其中，所述盖子元件包括带有内部开口的可变形凸缘，所述可变形凸缘在圆环与内部开口相邻时适用于把容器插入物固定在容器内，其中，对密封元件施加混合力将打破密封元件并推进圆环通过可变形凸缘，以将容器插入物的内容物释放到容器的主体部分中。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述凸缘是弹性的，并且所述凸缘的远端表面呈一定角度以在将容器插入物的压强降低至小于大气压下密封该容器。
14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述容器插入物在容器的颈部内限定用于接纳试剂的内部腔室，该内部腔室具有带凸起的中央部分的底部，所述中央部分从底部向近端延伸至近端密封元件，其中，对近端密封元件施加混合力将打破近端密封元件以将容器插入物的内容物释放到容器的主体部分中。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述容器插入物是模制而成的。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述底部的一部分比容器插入物的剩余部分更薄，并且其中，对近端密封元件施加混合力将打破密封元件并促使凸起的中央部分脱离并从容器插入物分离出去。
17.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述容器插入物的近端包括至少一个开口和一个密封元件，所述密封元件适用于密封容器插入物的主体部分，开口允许与容器的主体部分相通，其中，所述盖子元件包括盖子和隔膜，所述盖子适用于把容器插入物和隔膜固定在容器的近端，并且其中，对密封元件施加混合力将打破密封元件以通过至少一个开口使得容器插入物与容器的主体部分流体连通。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，至少一个开口位于容器的近端和密封元件之间。
19.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述容器插入物具有头部和主体部分，所述头部具有大小适于停留在容器近端上以支撑容器内的容器插入物的表面，所述容器插入物的主体部分具有远离容器近端的密封元件，其中，所述盖子元件包括盖子和隔膜，所述盖子适用于把容器插入物和隔膜固定在容器的近端，并且其中，对密封元件施加混合力将打破密封元件以将容器插入物的内容物释放到容器的主体部分中。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述盖子在刺穿隔膜前是可移除的。
21.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述容器插入物包括管状主体和塞子，所述管状主体具有延伸至容器的恒定直径，其中，所述盖子元件是适用于密封容器并把容器插入物固定在其上的隔膜盖子，其中，所述塞子用真空力相对管状主体的远端进行固定，并且其中，由于打破隔膜盖子造成的压强差使得塞子脱离从而将管状主体的内容物释放到容器的主体部分中。
22.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述容器插入物是停留在容器主体部分中的胶囊，其中，对胶囊施加混合力将胶囊的内容物释放到容器的主体部分中。
23.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，容器插入物是悬挂在容器颈部中的胶囊，其中，对胶囊施加混合力将胶囊的内容物释放到容器的主体部分中。
24.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述胶囊悬挂在与容器主体部分流体连通的管状小笼内，所述管状小笼具有带隔膜的近端凸缘，所述近端凸缘适用于把管状小笼固定在容器内，其中，对胶囊施加混合力将把胶囊的内容物释放到容器的主体部分中。
25.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述容器插入物包括多个密封腔室，每一密封腔室接纳至少一种试剂，其中，对容器插入物施加混合力将把每一腔室的内容物释放到容器的主体部分中。
26.根据权利要求1至25中的任一项所述的装置，其特征在于，生物样品是血液。
27.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述装置还包括样品传送设备，该样品传送设备包括带针的套管，样品能够通过该针从样品传送设备中流出，并且其中，当针推入装置时，针施加混合力。
28.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，混合力是外力，所述外力选自超声波力、磁力、机械力、热力、压力、延时释放的力以及它们的组合。
29.根据权利要求5、12、14、17或19所述的装置，其特征在于，所述密封元件是膜，所述膜具有密封内腔，所述密封内腔填充有碳或玻璃。
30.根据权利要求5、12、14、17或19所述的装置，其特征在于，所述密封元件是膜，所述膜具有密封内腔，所述密封内腔填充有所述至少一种试剂。
31.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述容器的主体部分在接纳生物样品前含有血液培养基。
32.根据权利要求31所述的装置，其特征在于，所述容器的主体部分包括一个或更多个用于监测在血液培养基中的条件的传感器。
33.根据权利要求32所述的装置，其特征在于，所述细胞溶解剂是浓缩的皂苷。
34.根据权利要求33所述的装置，其特征在于，培养基选自好氧培养基、厌氧培养基、细胞溶解培养基以及霉菌培养基。
35.根据权利要求34所述的装置，其特征在于，培养基呈液体形式或冻干形式。
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