用于鑒定生物樣品中細(xì)菌的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鑒定和定量生物樣品中的微生物(例如，細(xì)菌)進(jìn)行的裝置。更具體地，本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，其包括：一次性盒和具有漸縮表面的光學(xué)杯或皿；光學(xué)系統(tǒng)，包括光學(xué)讀取器和熱控制器；光學(xué)分析儀；冷卻系統(tǒng)；以及改進(jìn)的分光儀。該系統(tǒng)可以在樣品處理器中采用一次性盒并且在樣品分析機(jī)中采用光學(xué)杯或皿。
【專利說(shuō)明】用于鑒定生物樣品中細(xì)菌的系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求全部于2008年2月5號(hào)提交的第61/026，300號(hào)、第61/026，309號(hào)、第61/026，324號(hào)、第61/026，336號(hào)、第61/026，357號(hào)和第61/026，374號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，這些臨時(shí)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)弓I用并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及對(duì)生物樣品(例如，尿液)中的微生物(例如，細(xì)菌)進(jìn)行鑒定和定量的系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，其包括:一次性盒和具有漸縮(tapered)表面的光學(xué)杯或皿、包括光學(xué)讀取器和熱控制器的光學(xué)系統(tǒng)、光學(xué)分析儀、以及改進(jìn)的分光儀。該系統(tǒng)可在樣品處理器中采用一次性盒并在光學(xué)分析儀中采用光學(xué)杯或皿。

【背景技術(shù)】
[0004]通常，用于鑒定微生物(例如，尿液樣品中的細(xì)菌)的當(dāng)前實(shí)踐包括復(fù)雜、漫長(zhǎng)且昂貴的用于在微生物實(shí)驗(yàn)室中鑒定和明確微生物的過(guò)程。在當(dāng)前過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)室接收樣品。然后，對(duì)這些樣本進(jìn)行分類、標(biāo)記，隨后通過(guò)無(wú)菌環(huán)將它們接種到血瓊脂培養(yǎng)基上。隨后將這些樣本插入到專用培養(yǎng)箱中保持24小時(shí)。一天后，實(shí)驗(yàn)室技術(shù)員對(duì)這些樣本進(jìn)行陽(yáng)性和陰性培養(yǎng)物的篩選。通常，大多數(shù)培養(yǎng)物是陰性的并采用手工報(bào)告。陽(yáng)性培養(yǎng)物的有機(jī)體被分離并懸浮于生化流體中。這包括產(chǎn)生生化廢棄物的懸浮、稀釋、渦旋和濁度測(cè)量。隨后將懸浮液暴露于多種試劑下對(duì)培養(yǎng)物進(jìn)行種類鑒定和抗生素易感性測(cè)試。經(jīng)過(guò)另一 6至24小時(shí)的培養(yǎng)之后，實(shí)驗(yàn)室技術(shù)員解釋和報(bào)告結(jié)果。整個(gè)過(guò)程通常采取11個(gè)步驟和花費(fèi)50個(gè)小時(shí)來(lái)獲得樣本結(jié)果，該過(guò)程是勞動(dòng)密集型的。
[0005]共有的第US 2007/0037135A1的美國(guó)申請(qǐng)公開(kāi)文本公開(kāi)了一種鑒定和定量懸浮于液體中生物樣品的系統(tǒng)，該申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)引用并入本文。如該參考文獻(xiàn)所公開(kāi)，樣品皿用于容納(hold)生物樣品。該參考文獻(xiàn)陳述這些在本領(lǐng)域中被認(rèn)為是眾所周知的皿通常呈方形或矩形(具有容納樣品的井區(qū)域)，并且由例如玻璃的透明材料或聚合材料制成。然而，該參考文獻(xiàn)未能公開(kāi)所述皿的任何具體描述/設(shè)計(jì)。
[0006]因此尤其對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)室程序的種類鑒定，需要提供一種具有更高效率、更少耗時(shí)且需要更少勞力的過(guò)程。還需要對(duì)光學(xué)杯或皿進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)以及需要制造用于保持樣品的光學(xué)杯或皿的方法，其中所述光學(xué)杯或皿可用于對(duì)樣品進(jìn)行光學(xué)分析的系統(tǒng)中。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的系統(tǒng)使獲取樣本結(jié)果的現(xiàn)有系統(tǒng)簡(jiǎn)化。本系統(tǒng)是環(huán)保的，允許快速診斷、結(jié)果一致、無(wú)需試劑，并可進(jìn)行多功能診斷。根據(jù)共有的PCT申請(qǐng)US2008/079533所公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式，生物樣品包含在一次性盒中，該一次性盒保持四個(gè)一次性部件，即一個(gè)離心管、兩個(gè)具有不同容積的移液管吸頭和一個(gè)光學(xué)皿。一次性盒具有與患者ID相關(guān)聯(lián)的條形碼。將一次性盒插入盒匣中，隨后將盒匣插入處理樣本的樣品處理器中。將制備的樣本轉(zhuǎn)移至光學(xué)皿中，然后將盒匣插入分析樣本的光學(xué)分析儀中。光學(xué)分析儀分析并產(chǎn)生能夠?qū)?xì)菌進(jìn)行最終處理的完整結(jié)果。本系統(tǒng)不需要老練的操作人員并能給出快速的結(jié)果。
[0008]根據(jù)一個(gè)可選實(shí)施方式，本系統(tǒng)包括多個(gè)一次性盒以用于容納多個(gè)一次性部件，多個(gè)一次性部件包括離心管、具有Iml容積的移液管吸頭和包含生物樣本(例如，尿液)的光學(xué)杯或皿，其中光學(xué)杯或皿被特別成形為使容納物的分析最優(yōu)。每個(gè)盒具有與患者尿液樣本相關(guān)聯(lián)的條形碼。離心管和移液管吸頭可通常用于處理或制備用來(lái)分析的尿液樣本，隨后將最終處理的尿液樣品轉(zhuǎn)移至光學(xué)杯或皿中以用于在光學(xué)分析儀中進(jìn)行光學(xué)分析。光學(xué)杯或皿包括具有下部漸縮區(qū)域的容器以有助于光學(xué)分析。也就是說(shuō)，可將用于光學(xué)分析的紫外(UV)光源引導(dǎo)至光學(xué)杯或皿中。光學(xué)杯或皿可由透明材料(例如，ABS塑料或玻璃)制成，或可由金屬材料(例如，鋁)制成。如果光學(xué)杯或皿由透明材料制成，那么優(yōu)選地，其涂覆或覆層有反射材料。具體地，光學(xué)杯或皿的內(nèi)表面涂覆有反射材料或者包含反射材料層?？蓪⒁粋€(gè)或多個(gè)一次性盒插入盒匣中，隨后可將盒匣插入樣品處理器和/或光學(xué)分析儀中。當(dāng)樣品支撐在光學(xué)杯或皿中，且該光學(xué)杯或皿進(jìn)而支撐在本發(fā)明的一次性盒中時(shí)，可對(duì)多達(dá)42份尿液樣品進(jìn)行處理并進(jìn)行光學(xué)分析。樣品或樣本可以是生物樣品、化學(xué)樣品或毒性樣品，包括例如用于對(duì)污染物(例如，細(xì)菌)進(jìn)行光學(xué)分析的尿液樣品。
[0009]在另一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及上述的用于容納例如生物樣品、化學(xué)樣品或毒性樣品(例如，用于光學(xué)分析的尿液)的樣品的光學(xué)杯或皿。如果該樣品是尿液樣品，則可對(duì)用于尿液中的微生物或有機(jī)體(例如，細(xì)菌)進(jìn)行光學(xué)分析。光學(xué)杯或皿可以是矩形容器，并且優(yōu)選為具有上部矩形開(kāi)口和相對(duì)于矩形開(kāi)口向內(nèi)并向下延伸的漸縮區(qū)域的注射成型的塑料。
[0010]在又一個(gè)實(shí)施方式中，光學(xué)杯或皿包括具有下部漸縮區(qū)域的矩形容器、用于接收生物流體樣本的矩形頂部開(kāi)口、以及內(nèi)反射表面。該容器還包括兩個(gè)平行的間隔的側(cè)壁、兩個(gè)間隔的端壁、以及水平底板。兩個(gè)間隔的端壁包括第一端壁，第一端壁具有鄰接水平底板的下部漸縮區(qū)域。水平底板的寬度約為7mm，長(zhǎng)度約為16mm。側(cè)壁和第二端壁的深度約為18mm，第一端壁的深度約為11mm。下部漸縮區(qū)域的長(zhǎng)度約為7mm，并且其相對(duì)于第一端壁的夾角約為45°。
[0011]另一方面，一次性光學(xué)杯或皿還具有沿著容器頂部的矩形開(kāi)口周邊的凸緣，用于在生物流體樣本的光學(xué)分析期間支撐優(yōu)選地在一次性盒中的光學(xué)杯或皿，光學(xué)分析通常涉及光學(xué)讀取器。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于分析生物樣本中細(xì)菌的光學(xué)讀取器包括:光學(xué)杯，用于包含生物樣本；以及照明裝置，包括氙光源以及由多個(gè)載具支撐的轉(zhuǎn)向鏡、濾光片和濾光片輪的系統(tǒng)用于產(chǎn)生照明光束。多個(gè)載具的角度被設(shè)置為減少光源與光學(xué)杯之間的距離并增加照明光束的信噪比。光學(xué)讀取器還包括:錨床，用于支撐光學(xué)杯并具有狹縫，該狹縫用于從照明光束產(chǎn)生準(zhǔn)直光束并引導(dǎo)準(zhǔn)直光束進(jìn)入光學(xué)杯；以及光學(xué)收集裝置，用于接收來(lái)自尿液樣本和光學(xué)杯的準(zhǔn)直光束的熒光發(fā)射，并且將該熒光發(fā)射引導(dǎo)至探測(cè)裝置以用于對(duì)尿液樣本中的細(xì)菌進(jìn)行分析。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種為了增加在用于對(duì)光學(xué)杯中所包含的生物樣本進(jìn)行光學(xué)分析的光學(xué)讀取器中產(chǎn)生的準(zhǔn)直光束的信噪比的方法。該方法包括:提供光源用于產(chǎn)生照明光束；引導(dǎo)照明光束進(jìn)入包括濾光片和轉(zhuǎn)向鏡的第一光學(xué)系統(tǒng)以使光源的照明光束的傳播路徑彎曲(bend);引導(dǎo)步驟b)產(chǎn)生的照明光束進(jìn)入包括濾光片和轉(zhuǎn)向鏡的第二光學(xué)系統(tǒng)以使步驟b)中產(chǎn)生的照明光束的傳播路徑彎曲45°角；以及引導(dǎo)作為步驟c)結(jié)果的照明光束進(jìn)入狹縫以產(chǎn)生準(zhǔn)直光束，準(zhǔn)直光束被引導(dǎo)進(jìn)入光學(xué)杯中的尿液樣本以產(chǎn)生熒光發(fā)射，熒光發(fā)射被弓I導(dǎo)至光學(xué)收集裝置并隨后被弓I導(dǎo)至探測(cè)裝置以用于對(duì)尿液樣本中的細(xì)菌進(jìn)行分析。
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，光學(xué)杯或皿包括帶狀襯料，該帶狀襯料收集和反射穿過(guò)樣品的光束以用于樣品的光學(xué)分析。該帶狀襯料可由反射材料(例如，一片沖模鋁)制成，其可被成形和形成為部分或全部地包覆容器的、包括漸縮區(qū)域的內(nèi)表面。帶狀襯料可通過(guò)卷邊工藝被固定至容器，帶狀襯料的末端可通過(guò)單向保持突起、一個(gè)或兩個(gè)熱撐銷、或可用工具在容器外側(cè)形成的卡合機(jī)構(gòu)被固定至容器矩形開(kāi)口的凸緣。這些用于將濕的帶狀襯料緊固至容器內(nèi)表面的手段對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是公知的。例如，單向保持突起包括:具有帶小“齒”的柱的容器、和具有孔或開(kāi)口的襯料，一旦襯料被定位在柱上，柱的“齒”防止襯料移動(dòng)。熱撐銷是大體光滑的，一旦襯料被定位在銷上，末端受熱變形使得襯料不能滑出容器。
[0015]在本發(fā)明的又一實(shí)施方式中，容器內(nèi)表面通過(guò)選自真空金屬化工藝和電鍍工藝的工藝部分地或全部涂覆有鋁層。在本發(fā)明的又一實(shí)施方式中，容器可以為二件式結(jié)構(gòu)，其具有上部件和下部件，其中上部件具有接收尿液樣品的矩形開(kāi)口，下部件具有重定向光的漸縮區(qū)域。上部件和下部件結(jié)合在一起，下部件可包含帶狀反射材料層或反射材料涂層，反射材料例如為鋁。結(jié)合工藝可選自超聲波對(duì)焊工藝、超聲剪焊工藝、壓合工藝、卡合工藝和使用壓合或卡合工藝的溶劑焊接工藝。
[0016]容納包括上述光學(xué)杯或皿的一次性部件的本發(fā)明的一次性盒可由公知的塑性材料(例如，ABS塑料)通過(guò)注射成型工藝形成。一次性盒具有用于定位和支撐多個(gè)一次性部件的多個(gè)隔間，一次性部件例如為上述的離心管、移液管和光學(xué)杯或皿。用于定位和支撐離心管和移液管的隔間通常為圓筒形以接納圓筒形的離心管和移液管并在一次性盒中更好地支撐這些部件。然而，具體地，如果光學(xué)杯或皿呈矩形，則用于定位和支撐光學(xué)杯或皿的隔間不需要被模制成與光學(xué)杯或皿具有相同的結(jié)構(gòu)。在此情況下，一次性盒中用于光學(xué)杯或皿的隔間通?？砂ㄎ挥谝淮涡院猩媳砻娴木匦伍_(kāi)口，光學(xué)杯或皿的上凸緣與一次性盒上表面接合并由其支撐，光學(xué)杯或皿懸掛在一次性盒中。
[0017]在一個(gè)實(shí)施方式中，該系統(tǒng)包括:多個(gè)一次性盒，用于保持多個(gè)一次性部件，該一次性部件包括離心管、移液管吸頭以及光學(xué)尿液樣品皿；樣品處理器，用于接收多個(gè)一次性盒，并且被配置為處理和制備每個(gè)一次性盒的尿液樣品并將尿液樣品轉(zhuǎn)移至每個(gè)一次性盒對(duì)應(yīng)的光學(xué)皿中；以及光學(xué)分析儀，用于接收具有包含經(jīng)處理的尿液樣品的光學(xué)皿的一次性盒并且分析和產(chǎn)生樣本結(jié)果。在樣品處理器中對(duì)尿液樣品進(jìn)行處理并且在光學(xué)分析儀中對(duì)其進(jìn)行分析的整個(gè)過(guò)程對(duì)于單個(gè)樣品需要約30分鐘，對(duì)于42個(gè)樣品需要長(zhǎng)達(dá)2小時(shí)。
[0018]本發(fā)明的一次性盒和一次性部件相比于目前使用的盒和部件由于其提高了效率，提高了工作量并節(jié)約了時(shí)間和金錢(qián)而具備優(yōu)點(diǎn)，這是因?yàn)橹苽浠蛱幚砟蛞簶悠匪璧牟考环奖愕卦O(shè)置在一處，即在盒中。此外，處理/分析尿液樣品所需的人力和人工處理較少。此外，還很方便的是盒及其部件是一次性的。也就是說(shuō)，這些物品不需要為了下一尿液樣本鑒定過(guò)程而消毒，并且使對(duì)工作區(qū)和/或周圍環(huán)境的污染最小。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種冷卻和控制光學(xué)杯或皿中用于光學(xué)分析的樣品(例如，尿液樣品)溫度的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可設(shè)置在對(duì)一個(gè)或多個(gè)樣品進(jìn)行分析的光學(xué)分析儀中。
[0020]在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明的系統(tǒng)包括:轉(zhuǎn)盤(pán)，用于支撐多個(gè)一次性盒，每個(gè)盒支撐包含有將由光學(xué)分析儀進(jìn)行光學(xué)分析的樣品的一次性光學(xué)杯或皿，并且轉(zhuǎn)盤(pán)具有多個(gè)開(kāi)口，每個(gè)開(kāi)口與一次性盒之一相關(guān)聯(lián)；轉(zhuǎn)臺(tái)，具有多個(gè)開(kāi)口，每個(gè)開(kāi)口與轉(zhuǎn)盤(pán)中的開(kāi)口之一相關(guān)聯(lián)；管道系統(tǒng)，圍繞轉(zhuǎn)臺(tái)以用于將冷凍氣體從半導(dǎo)體(TE)制冷器運(yùn)送至轉(zhuǎn)臺(tái)并將冷卻氣體從轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)送至TE制冷器；以及風(fēng)扇，與管道系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，用于使冷凍氣體通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)的多個(gè)開(kāi)口循環(huán)以冷卻和控制樣本溫度。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)臺(tái)由鋁制成，光學(xué)杯或皿和一次性盒優(yōu)選由塑料制成，因而能夠通過(guò)鋁材料和塑性材料發(fā)生對(duì)流冷卻以快速冷卻樣本，并隨后在樣本或樣品的光學(xué)分析期間將樣本維持在期望溫度。
[0021]在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明的系統(tǒng)可設(shè)置在光學(xué)分析儀中，并且可適于在光學(xué)分析儀啟動(dòng)約5分鐘后，將樣本從室溫冷卻至期望溫度，例如約18°C，隨后將該樣品的溫度控制在期望溫度的±0.5°C內(nèi)直至光學(xué)分析儀中樣品的光學(xué)處理完成。轉(zhuǎn)臺(tái)的開(kāi)口是約
0.156英寸的孔并且輸送流速范圍為約15?約10立方英尺每分鐘的氣流。從TE制冷器流動(dòng)至轉(zhuǎn)臺(tái)的冷凍水的溫度被維持在冷卻溫度的±0.1°C內(nèi)，并且從轉(zhuǎn)臺(tái)流動(dòng)至TE制冷器的冷卻水的流速為約0.5?約1.0加侖每分鐘。
[0022]本發(fā)明的又一實(shí)施方式提供了一種用于在光學(xué)分析期間冷卻并隨后控制光學(xué)杯或皿中的樣本溫度的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:轉(zhuǎn)盤(pán)，用于支撐多個(gè)一次性盒，該一次性盒支撐多個(gè)一次性光學(xué)杯或皿，每個(gè)一次性光學(xué)杯或皿包含將由光學(xué)分析儀進(jìn)行光學(xué)分析的樣本，并且轉(zhuǎn)盤(pán)具有多個(gè)開(kāi)口，每個(gè)開(kāi)口與一次性盒之一相關(guān)聯(lián)；轉(zhuǎn)臺(tái)，具有多個(gè)開(kāi)口，每個(gè)開(kāi)口與轉(zhuǎn)盤(pán)的開(kāi)口之一相關(guān)聯(lián)；以及鋁塊，位于轉(zhuǎn)臺(tái)下并具有與轉(zhuǎn)臺(tái)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)通道，所述通道用于將冷凍氣體從TE制冷器運(yùn)送至轉(zhuǎn)臺(tái)并將冷卻氣體從轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)送至TE制冷器以用于冷卻樣品并控制樣本的溫度。
[0023]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式提供了一種用于冷卻并控制正在進(jìn)行光學(xué)分析的樣品的溫度的系統(tǒng)，從而可維持樣本的信號(hào)以用于充分分析樣本中的微生物。
[0024]在又一實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種用于對(duì)樣本進(jìn)行光學(xué)分析的光學(xué)讀取器中的分光儀的改進(jìn)裝置。分光儀包括:收集透鏡系統(tǒng)，用于接收來(lái)自包含樣本的光學(xué)杯或皿的照明光束；分光儀狹縫，鄰近收集透鏡系統(tǒng)被設(shè)置，照明光束在離開(kāi)光學(xué)杯或皿后穿過(guò)分光儀狹縫在第一光路上傳播；第一柱面透鏡，鄰近分光儀狹縫被設(shè)置，以用于在照明光束的第一光路上接收照明光束；第一反射鏡，用于使穿過(guò)第一柱面透鏡傳播的照明光束準(zhǔn)直(collimate)，并用于將照明光束反射到第二光路；平面衍射光柵，設(shè)置在照明光束的第二光路上以用于接收從第一反射鏡反射的照明光束，用于將照明光束分散成其光譜分量以形成多個(gè)分散的光束，并且用于沿著第三光路反射分散的光束；第三光路上的第二反射鏡；第二柱面透鏡，相對(duì)于第二反射鏡設(shè)置，第二反射鏡用于接收多個(gè)分散的光束并使其在第四光路上朝向第二柱面透鏡聚焦；以及CCD裝置，鄰近第二柱面透鏡被設(shè)置，用于接收穿過(guò)第二柱面透鏡傳播的多個(gè)分散的光束以用于分析例如生物流體(例如，尿液)的樣本中的污染物(例如，細(xì)菌)中的存在。
[0025]在一個(gè)實(shí)施方式中，第一和第二柱面透鏡優(yōu)選為具有由熔融石英材料制成的紫外(UV)透鏡的3英寸球面鏡。第一柱面透鏡優(yōu)選地位于距分光儀狹縫約10.7mm處。第一反射鏡位于比第二反射鏡更靠近狹縫的位置并且第一反射鏡和第二反射鏡具有約360m的半徑。光柵優(yōu)選為3英寸光柵，優(yōu)選地具有1200線每毫米(Ipm)并在300nm的波長(zhǎng)區(qū)域炫耀10.4°。CCD包括25_長(zhǎng)的探測(cè)器。
[0026]在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種用于對(duì)尿液樣本中的細(xì)菌進(jìn)行光學(xué)讀取的改進(jìn)的分光儀，該改進(jìn)的分光儀增加了分光儀的通過(guò)量。
[0027]在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種用于分光儀的改進(jìn)裝置，該改進(jìn)裝置在具有低分辨率和高靈敏度條件的系統(tǒng)中是有用的。
[0028]在本發(fā)明的一個(gè)方面，光學(xué)分析儀包括光學(xué)系統(tǒng)、熱控制以及具有可旋轉(zhuǎn)臺(tái)的抽屜，所述可旋轉(zhuǎn)臺(tái)用于接納和支撐包含多個(gè)一次性盒的盒匣并使其旋轉(zhuǎn)，所述一次性盒具有包含待分析的尿液樣品的光學(xué)杯或皿。光學(xué)分析儀還包括盤(pán)點(diǎn)尿液樣品的條形碼讀取器。當(dāng)將具有盒匣的抽屜插入光學(xué)分析儀時(shí)，用于支撐盒匣的可旋轉(zhuǎn)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使盒匣相對(duì)于條形碼讀取器旋轉(zhuǎn)并對(duì)準(zhǔn)，隨后使盒匣相對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)并對(duì)準(zhǔn)。光學(xué)系統(tǒng)包括激發(fā)模塊單元、光學(xué)收集單元和分光儀。各個(gè)杯或皿的溫度被減至使尿液樣品中細(xì)菌的新陳代謝減緩而使熒光信號(hào)增強(qiáng)的溫度。熱控制冷卻位于盒匣下方的可旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的大型貯熱體，盒匣容納具有尿液樣品杯或皿的一次性盒。
[0029]在一個(gè)實(shí)施方式中，在尿液樣品中鑒定微生物的類型并對(duì)微生物進(jìn)行定量的相關(guān)方法包括:獲得尿液樣品；使尿液樣品穿過(guò)10微米過(guò)濾器；獲取經(jīng)過(guò)濾尿液的2ml樣品并將其置于離心管中；通過(guò)以約12，00(^力對(duì)21111樣品進(jìn)行離心以獲取在尿液中溶解的材料的1，000，000:1稀釋液并且保留尿液樣品中的細(xì)菌；在離心管中傾析出流體的約95%，用鹽溶液替換傾析出的溶液，并重復(fù)這些步驟約五次；將最終的溶液轉(zhuǎn)移至光學(xué)杯或皿中；以及通過(guò)光學(xué)件對(duì)光學(xué)杯或皿進(jìn)行光學(xué)分析，該步驟包括:以至少五種不同波長(zhǎng)激發(fā)尿液樣品，收集并探測(cè)熒光發(fā)射；以及將熒光發(fā)射引導(dǎo)至分光儀。流體樣品可以是例如生物樣品、化學(xué)樣品或毒性樣品，例如對(duì)樣品中的有機(jī)體或微生物(例如，細(xì)菌)的類型和數(shù)量進(jìn)行光學(xué)分析的尿液樣品。
[0030]在另一個(gè)實(shí)施方式中，流體樣品可以是例如生物樣品、化學(xué)樣品或毒性樣品，例如對(duì)樣品中的有機(jī)體或微生物(例如，細(xì)菌)的類型和數(shù)量進(jìn)行光學(xué)分析的尿液樣品。
[0031]通過(guò)下列結(jié)合附圖的說(shuō)明書(shū)，本發(fā)明的這些以及其它目的和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1A是具有多個(gè)一次性盒的盒匣的頂部立體視圖；
[0033]圖1B是用于圖1A所示的盒匣的一次性盒的頂部立體視圖；
[0034]圖2是以透視(phantom)的方式示出圖1B的一次性盒的部件的正視截面圖；
[0035]圖3A是樣品處理器的透視圖，以透視的方式示出了本發(fā)明的系統(tǒng)的樣品處理器的多個(gè)部件；
[0036]圖3B是樣品處理器的另外透視圖，以透視的方式示出了本發(fā)明的系統(tǒng)的樣品處理器的多個(gè)部件；
[0037]圖4A是光學(xué)分析儀的透視圖，以透視的方式示出了本發(fā)明的系統(tǒng)的光學(xué)分析儀的多個(gè)部件；
[0038]圖4B是光學(xué)系統(tǒng)的透視圖，以透視的方式示出了本發(fā)明的系統(tǒng)的光學(xué)件的多個(gè)部件；
[0039]圖4C是光學(xué)分析儀的另外透視圖，以透視的方式示出了本發(fā)明的系統(tǒng)的光學(xué)分析儀的多個(gè)部件；
[0040]圖5是示出了可設(shè)置于分光儀狹縫入口處的反射的凸“角”的示意圖；
[0041]圖6是離心機(jī)的透視圖，以透視的方式示出了本發(fā)明的系統(tǒng)的離心機(jī)的多個(gè)部件；
[0042]圖7是樣品處理器的另外透視圖，以透視的方式示出了本發(fā)明的系統(tǒng)的樣品處理器的多個(gè)部件；
[0043]圖8A是根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施方式用于支撐包括光學(xué)杯的一次性部件的一次性盒的透視圖；
[0044]圖8B是沿線IX A-1X A的斷面圖，以透視的方式示出了圖8A所示的一次性盒和包括光學(xué)杯的一次性部件；
[0045]圖8C是具有圖8A和8B所示的多個(gè)一次性盒的盒匣的頂部立體視圖；
[0046]圖8D是不含圖8A所示的一次性部件的一次性盒的透視圖，示出了用于將盒緊固在盒匣內(nèi)的連接夾；
[0047]圖8E是圖8D所示的盒的側(cè)視圖；
[0048]圖8F是圖8D所示的盒的反向側(cè)視圖；
[0049]圖9A是示出了本發(fā)明的光學(xué)杯的透視圖，該光學(xué)杯具有部分地覆蓋光學(xué)杯容器內(nèi)表面的鋁制帶狀襯料；
[0050]圖9B是示出了本發(fā)明的光學(xué)杯的透視圖，該光學(xué)杯具有完全地覆蓋光學(xué)杯容器的內(nèi)表面的鋁制帶狀襯料；
[0051]圖9C是示出了圖9A所示的帶狀襯料的一部分的局部放大透視圖，其通過(guò)卷邊工藝連接至本發(fā)明的光學(xué)杯的凸緣；
[0052]圖10是示出了圖9A和9B所示的容器的涂覆有鋁涂層的內(nèi)表面的俯視圖；
[0053]圖1lA是圖9A所示的帶狀襯料的局部放大透視圖，該帶狀襯料通過(guò)單向保持突起連接至容器；
[0054]圖1lB是圖9A所示的帶狀襯料的透視圖，該帶狀襯料通過(guò)熱撐銷連接至容器；
[0055]圖1lC是圖9A所示的帶狀襯料的局部放大透視圖，該帶狀襯料通過(guò)卡合機(jī)構(gòu)連接至容器；
[0056]圖12是示出了本發(fā)明的矩形容器的又一實(shí)施方式的透視圖；
[0057]圖13是示出了本發(fā)明的系統(tǒng)中提供的氣體噴射路徑的示意圖并且涉及被轉(zhuǎn)變成氣流冷卻的液體冷卻；
[0058]圖14為示出對(duì)承載一次性光學(xué)杯的一次性盒進(jìn)行支撐的轉(zhuǎn)盤(pán)和轉(zhuǎn)盤(pán)中的多個(gè)空氣通道的頂部透視圖；
[0059]圖15是圖14所示的轉(zhuǎn)盤(pán)的底部透視圖；
[0060]圖16是用于分光儀的部件的布置的示意圖；
[0061]圖17是在圖16的布置中使用的光柵的響應(yīng)的曲線圖，示出吸收效率與照明光束波長(zhǎng)之間的關(guān)系；
[0062]圖18是示出了本發(fā)明的光學(xué)讀取器的照明裝置的立體視圖；
[0063]圖19是示出了由圖18的照明裝置產(chǎn)生的光束從光源至樣本的傳播路徑的示意圖；
[0064]圖20是示出了反射率與圖18的照明裝置中的轉(zhuǎn)向鏡波長(zhǎng)之間的曲線圖；
[0065]圖21是示出了定位在圖18的照明裝置中的光學(xué)杯的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0066]將參照附圖描述本發(fā)明，圖中相同的參考標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)于相同的元件。
[0067]為了下文的描述，涉及本發(fā)明的空間或方向用語(yǔ)如其在附圖中的指向。然而，可以理解，除非明顯指定為相反，本發(fā)明可以假定多種可選的變型。還可以理解，附圖所示和以下說(shuō)明書(shū)中所描述的具體部件只是本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。因此，與本文所公開(kāi)的實(shí)施方式相關(guān)的具體尺寸和其它物理特性不被認(rèn)為是限制性的。
[0068]圖1A至圖7公開(kāi)了于2008年10月10號(hào)提交的PCT申請(qǐng)US2008/079533中闡述的用于鑒定尿液中細(xì)菌的系統(tǒng)，該申請(qǐng)是共有的并且在此引入其全部?jī)?nèi)容作為參考。參照?qǐng)D1A、1B、2、3A、3B、4A-4C，用于鑒定尿液樣品中細(xì)菌的系統(tǒng)包括:一次性盒12 (圖1B和2)；樣品處理器14(圖3A、3B、6和7);以及光學(xué)分析儀16 (圖4A、4B和4C)。如圖1A和2所示，盒12包括四個(gè)一次性部件，分別是離心管18、容積為Iml的第一移液管吸頭20、光學(xué)杯或皿(cuvette) 22以及容積為0.5ml的第二移液管吸頭24。可以理解，當(dāng)前描述的創(chuàng)造性系統(tǒng)適于鑒定任何流體中的細(xì)菌并且不限于尿液中所包含的細(xì)菌樣品。
[0069]離心管18是具有細(xì)長(zhǎng)主體18b和漸縮末端18a的容器。通常，最初離心管18包含尿液樣品，第一移液管吸頭20可用于稀釋尿液溶解的組成成分(urine-dissolvedconstitutes),第二移液管吸頭24可用于將稀釋的尿液樣品轉(zhuǎn)移至光學(xué)杯或皿22中用于光學(xué)分析。一次性盒12及其一次性部件18、20、22和24可由易于模制且制造成本低的塑性材料制成。
[0070]仍然參照?qǐng)D2，一次性部件18、20、22和24分別容納在一次性盒12的分開(kāi)的位置30、32、34和36中。如圖所示，接納和裝載第一移液管吸頭20的隔間32底部是封閉的，從而第一移液管吸頭20的任何滴液都不會(huì)污染一次性盒12下方的表面。各個(gè)部件18、20、22和24經(jīng)由分別附接于各個(gè)部件18、20、22和24的唇狀物40、42、46和48懸掛在其對(duì)應(yīng)的位置30、32、34和36中，唇狀物40、42、46和48由一次性盒12的上表面50支撐。
[0071]參照?qǐng)D2和4A,光學(xué)杯或皿22可用于圖4A的光學(xué)分析儀16中。優(yōu)選地,用鹽溶液制備尿液樣品，這是因?yàn)辂}溶液使背景熒光最小并且保持細(xì)菌的完整性，這在尿液分析過(guò)程中使用光學(xué)件時(shí)尤為重要。光學(xué)杯或皿22包括反射涂層以助于光學(xué)分析。光學(xué)杯或皿22可由ABS塑性材料、玻璃或例如鋁的金屬材料制成，并且涂覆或覆層有反射材料。可選地，在光學(xué)杯或皿22的制造過(guò)程中，可將反射材料層合并到塑料、玻璃或金屬材料中。如圖2最佳示出，光學(xué)杯或皿22包括漸縮末端22a以助于光學(xué)分析。可預(yù)見(jiàn)光學(xué)分析儀16 (圖4A、4B和4C)中的UV光源射向杯或皿22的中部下以用于對(duì)杯或皿22中的尿液樣本進(jìn)行光學(xué)分析。
[0072]隨后將均包含有四個(gè)一次性部件18、20、22和24的多個(gè)一次性盒12插入圖1A頂部所示的盒匣26中，隨后將盒匣26裝載到如圖3A所示的樣品處理器14中。盒匣26包含有多個(gè)一次性盒12，其中一部分盒被編號(hào)，每個(gè)盒12具有與患者樣本配對(duì)的唯一條形碼，如圖1A中28所示?？蛇x地，可將盒匣26插入到對(duì)尿液樣品進(jìn)行光學(xué)分析的設(shè)備中。優(yōu)選地，用于在樣品處理器中獲得經(jīng)處理的尿液樣品的同一盒匣26被用于對(duì)經(jīng)處理的尿液樣品進(jìn)行光學(xué)分析的設(shè)備中。
[0073]圖3A和3B的樣品處理器14包括:離心機(jī)31 ;轉(zhuǎn)盤(pán)(carousel) 15，容納多個(gè)一次性盒12 ;可旋轉(zhuǎn)臺(tái)41，支撐轉(zhuǎn)盤(pán)15 ;光學(xué)皿22 ;可旋轉(zhuǎn)的夾持機(jī)構(gòu)33，用于夾起每個(gè)一次性盒12中的離心管18 (圖1A和1B)并將離心管18插入離心機(jī)31中；兩個(gè)可移動(dòng)的流體轉(zhuǎn)移臂35、35a，用于通過(guò)移液管吸頭20(圖1B和2)稀釋尿液樣品中溶解的材料并通過(guò)移液管吸頭24將稀釋的樣品轉(zhuǎn)移至光學(xué)杯或皿22(圖2);以及注射泵分配流體系統(tǒng)(syringepump dispenser fluid system) 37,用于出于稀釋目的而將水輸送至樣品。樣品處理器14還包括具有可旋轉(zhuǎn)臺(tái)41的抽屜38，當(dāng)將抽屜38插入樣品處理器14時(shí)，可旋轉(zhuǎn)臺(tái)41接納和支撐盒匣26并使其旋轉(zhuǎn)。抽屜38包括使盒匣26旋轉(zhuǎn)的盒匣驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)。樣品處理器還包括:離心機(jī)31，接收離心管18以用于對(duì)管18中的樣品進(jìn)行離心處理；兩個(gè)可移動(dòng)的流體轉(zhuǎn)移臂35和35a，用于在鹽溶液中稀釋溶解的材料；以及注射泵分配流體系統(tǒng)37，將干凈的流體輸送至樣品以用于稀釋樣品。圖3A殼體右邊所示的控制單元27控制樣品處理器14的通風(fēng)、過(guò)濾以及電源管理。
[0074]樣品處理器14還包括:抽屜38，用于將轉(zhuǎn)盤(pán)15插入樣品處理器14 ;條形碼讀取器58，用于識(shí)別盒12 ;移液系統(tǒng)43;以及計(jì)量系統(tǒng)45，用于管理移液系統(tǒng)43和分配流體系統(tǒng)37。
[0075]通常，離心管18內(nèi)包含經(jīng)過(guò)濾的尿液的約2ml樣品，該樣品由用戶放入離心管中?？赏ㄟ^(guò)對(duì)樣品進(jìn)行離心，通過(guò)用容積為1.0ml的第一移液管吸頭20在兩個(gè)傾析(decant)周期中傾析出上清液，然后用鹽水或水重新填充離心管18使該樣品被鹽溶液或水充分稀釋。然后使用容積為0.5ml的第二移液管吸頭24從離心管18抽取約500 μ I的流體并將這500 μ I流體分配至指定的患者的對(duì)應(yīng)光學(xué)杯或皿22中。隨后將第二移液管吸頭24插入第一移液管吸頭20中并適當(dāng)?shù)靥幚磉@兩個(gè)移液管吸頭20和24。相信可用一個(gè)移液管吸頭取代兩個(gè)移液管吸頭來(lái)進(jìn)行稀釋和抽取。該過(guò)程可以手動(dòng)或自動(dòng)完成。
[0076]通過(guò)安裝在可旋轉(zhuǎn)臺(tái)41 (圖1Α)上的多個(gè)一次性盒12來(lái)完成盒匣26的裝載和卸載。手動(dòng)抽屜包括盒匣驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)。一旦盒匣26被插入到樣品處理器14中，用于可旋轉(zhuǎn)臺(tái)41的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)使盒匣26旋轉(zhuǎn)；條形碼讀取器(圖4Α中的元件58)盤(pán)點(diǎn)樣品，水平(level)傳感器(未示出)驗(yàn)證樣品劑量適當(dāng)；并且第二傳感器(未示出)驗(yàn)證所有必需的一次性部件18、20、22和24(圖2)全部包含在每個(gè)一次性盒12中。
[0077]現(xiàn)在描述離心管18 (圖2所示)向離心機(jī)31 (圖3A和3B)的轉(zhuǎn)移。離心機(jī)31的離心機(jī)蓋31a被定向?yàn)樵试S可旋轉(zhuǎn)的夾持機(jī)構(gòu)單元33獲取(access)并裝載離心機(jī)31?？尚D(zhuǎn)臺(tái)41的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被配置為使每個(gè)一次性盒12的離心管18相對(duì)于可旋轉(zhuǎn)的夾持機(jī)構(gòu)單元33對(duì)準(zhǔn)就位?？尚D(zhuǎn)的夾持機(jī)構(gòu)33的夾持器33a選取用于從盒匣26轉(zhuǎn)移至離心機(jī)31的離心管18。離心機(jī)轉(zhuǎn)子(未示出)被配置為使離心機(jī)31的空閑的離心機(jī)保持器對(duì)準(zhǔn)到裝載位置上。被稱為“Theta Z夾持器”的夾持器33a是徑向(radial)構(gòu)件，該構(gòu)件旋轉(zhuǎn)并上下運(yùn)動(dòng)用于夾起離心管18并將其置于離心機(jī)31的空閑的離心機(jī)保持器上。在將所有的離心管18置于離心機(jī)31中之后，離心機(jī)31的蓋31a關(guān)閉。
[0078]離心機(jī)31 (圖6)被自動(dòng)操作為以約12，OOOg力(g-force)使離心管18旋轉(zhuǎn)約2分鐘。離心機(jī)31包括管保持器，該管保持器被配置為使各個(gè)離心管18依據(jù)離心機(jī)31的旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)約90度。離心機(jī)允許精確定位和位置跟蹤，從而在離心之后使正確的管返回盒匣中的盒。該操作導(dǎo)致存在于尿液樣品中的細(xì)菌在離心管18底部形成固態(tài)。
[0079]存在兩個(gè)流體轉(zhuǎn)移臂35、35a(圖3A和3B)，用于同時(shí)從兩個(gè)一次性盒12的兩個(gè)樣品中移除上清液。在兩個(gè)流體轉(zhuǎn)移臂35、35a(圖3A和3B)獲得容積為Iml的移液管吸頭20(圖2)之后，流體轉(zhuǎn)移臂35、35a(圖3A和3B所示)的每個(gè)連續(xù)兩次來(lái)到離心管18，每次在使移液管吸頭20返回其在被取樣的一次性盒上的位置之前、以及在繼續(xù)對(duì)被旋轉(zhuǎn)以對(duì)準(zhǔn)(register)樣品處理器14的取樣位置的一次性盒12中的下一次取樣之前都從管18抽取流體并將其分配至樣品處理器14的廢棄口(未示出)。
[0080]圖7示出了注射泵分配流體系統(tǒng)37，用于將水或鹽溶液輸送至樣品以用于稀釋目的。在上一段描述的已經(jīng)從離心管18傾析出的廢棄流體經(jīng)由系統(tǒng)37被干凈的處理流體所替代。兩個(gè)注射泵將該干凈的處理流體分配到在上一步驟中移除了廢棄流體的離心管18中。在最后的重新填充步驟中，使用較少量的干凈流體以使離心管18中的細(xì)菌水平達(dá)到要求的濃度。
[0081]在已經(jīng)用干凈的流體充分地稀釋離心管18中的樣品之后，兩個(gè)流體轉(zhuǎn)移臂35、35a (圖3A和3B)中的一個(gè)將離心管18中經(jīng)處理的樣品轉(zhuǎn)移至其對(duì)應(yīng)一次性盒12的光學(xué)杯或皿22中。流體轉(zhuǎn)移臂35、35a中的一個(gè)抓取至今還沒(méi)有在該過(guò)程中使用的容積為0.5ml的移液管吸頭24。使用具有較小容積的移液管吸頭24從離心管18中抽取約500 μ I的流體并將其分配到指定患者的對(duì)應(yīng)光學(xué)杯或皿22中。隨后通過(guò)流體轉(zhuǎn)移臂35或35a將具有較小容積的移液管吸頭24插入具有較大容積的移液管吸頭20以用于處理兩個(gè)移液管吸頭20,24ο
[0082]此處描述的計(jì)量/傾析、計(jì)量/重新填充、以及計(jì)量/流體轉(zhuǎn)移過(guò)程是為了優(yōu)選地獲得溶解的材料的約1，000, 000:1稀釋夜并且將尿液樣品中的細(xì)菌保留在離心管18中。這可通過(guò)以下步驟完成:1)通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的手段以12，OOOg力對(duì)尿液樣品進(jìn)行離心；2)通過(guò)第一移液管吸頭20傾析出約95%的流體；3)用鹽溶液替換步驟2)中傾析出的溶液；以及4)通過(guò)第一移液管吸頭20至少重復(fù)步驟I)、2)、3)五次。隨后通過(guò)第二移液管吸頭24將離心管18中最終處理的尿液樣品傾析至光學(xué)杯或皿22中。
[0083]隨后光學(xué)杯或皿22中最終處理的尿液樣品可用于光學(xué)分析，以確定光學(xué)杯或皿22的尿液樣品中微生物的身份和/或數(shù)量。該信息可通過(guò)使用如前述第2007/0037135 Al號(hào)美國(guó)申請(qǐng)公開(kāi)文本所披露的系統(tǒng)獲得。
[0084]對(duì)于盒匣26中的各個(gè)一次性盒12，上述用于一個(gè)離心管18的各個(gè)步驟是在樣品處理器14中完成的。可以理解，各個(gè)一次性盒12的廢棄流體被處理到樣品處理器14的容器(未示出)中或直接進(jìn)入下水道(drain)。當(dāng)樣品處理器14準(zhǔn)備用于處理下一批尿液樣品的下一次操作而卸載盒匣26時(shí)，廢棄的一次性用品、即一次性盒12和一次性部件18、20,22和24仍然留在盒匣26上以被手動(dòng)移除。
[0085]下面的步驟涉及在制備經(jīng)由圖4A、4B和4C的光學(xué)分析儀16進(jìn)行分析的過(guò)程中對(duì)尿液樣品進(jìn)行處理。通常在測(cè)試管中獲得尿液樣品。該樣品經(jīng)過(guò)10微米過(guò)濾器，由此獲得2ml樣品并將其置于離心管18中。想要的稀釋樣品、即仍保留尿液樣品中細(xì)菌的溶解材料的1，000, 000:1稀釋液通過(guò)如下步驟獲得:以約12，OOOg力對(duì)這2ml樣品進(jìn)行離心；以及傾析出95%的流體。將后一步驟重復(fù)五次，每次都用鹽溶液替換傾析出的溶液。為該過(guò)程選擇鹽溶液是因?yàn)樗巩?dāng)將處理的尿液樣品插入光學(xué)分析儀16時(shí)開(kāi)始起作用的背景熒光最小，并且保持細(xì)菌的完整性。
[0086]參照?qǐng)D8A、8B和8C，其示出了一次性盒的可選實(shí)施方式，該一次性盒通常如112所示，可用于鑒定和定量樣品(例如，尿液樣品)中的污染物、例如微生物，微生物例如為細(xì)菌。一次性盒112容納和裝載包括離心管118、移液管吸頭120和光學(xué)杯或皿122的多個(gè)一次性部件。具體參照?qǐng)D8B，移液管吸頭120具有預(yù)定的容積，例如，從0.1ml到約10ml，優(yōu)選地從Iml到2ml。離心管118是具有細(xì)長(zhǎng)主體118b和漸縮末端118a的容器。通常，最初離心管118包含樣品，移液管吸頭120可用于稀釋溶解的樣品組成成分并且將稀釋的尿液樣品轉(zhuǎn)移至光學(xué)杯或皿122中用于光學(xué)分析。一次性盒112及其一次性部件118、120和122可由易于注射成型且制造成本低的ABS塑性材料制成。
[0087]仍然參照?qǐng)D8A和8B，一次性部件118、120和122分別容納在一次性盒112的分開(kāi)的隔間130、132和134中。如圖所示，用于接納和裝載移液管吸頭120的隔間132底部是封閉的，使得移液管吸頭120的任何滴液都不會(huì)污染一次性盒112下方的表面。部件118、120通過(guò)唇狀物140、142分別懸掛在其各自的隔間130、132中，唇狀物140、142附接至其對(duì)應(yīng)的部件118、120并且由一次性盒112的上表面150支撐。通過(guò)類似的方式，光學(xué)杯或皿122通過(guò)光學(xué)杯或皿122的凸緣154懸掛在其對(duì)應(yīng)的隔間134中，凸緣154由一次性盒112的上表面150支撐。隔間130和132通常呈圓筒形并基本延伸離心管118和移液管吸頭120的長(zhǎng)度。用于定位和支撐光學(xué)杯或皿122的隔間134基本上被封閉在一次性盒112中并具有與光學(xué)杯或皿122類似的結(jié)構(gòu)。
[0088]光學(xué)杯或皿122是一種容器并且優(yōu)選地包括反射涂層或反射層以助于光學(xué)分析。光學(xué)杯或皿122在圖9A和9B中示出并在下面進(jìn)一步詳細(xì)討論。具體地，光學(xué)杯或皿122的內(nèi)表面涂有反射材料或包含反射材料層。光學(xué)杯或皿122可由例如ABS塑性材料或玻璃的非反射材料制成，或者其可由例如鋁的金屬材料制成。在后一種實(shí)例中，也就是說(shuō)，如果光學(xué)杯或皿122由非反射材料制成，則可以涂覆或覆層有反射材料?？蛇x地，在光學(xué)杯或皿122的制造過(guò)程中，反射材料層可被合并到塑料或玻璃。如圖9A最佳示出，光學(xué)杯或皿122具有下部漸縮區(qū)域(lower tapered area) 124以助于樣本的光學(xué)分析,可以預(yù)見(jiàn)的是,光學(xué)分析中提供的UV光源被引導(dǎo)至光學(xué)杯或皿122中用于樣本的光學(xué)分析，相關(guān)的更多內(nèi)容將在下面討論。
[0089]一次性盒112優(yōu)選地是注射成型的并且由ABS塑料制成，優(yōu)選地由非反射的黑色塑料制成。一次性盒112具有隔間130、132和134，用于定位和支撐上面所討論的離心管18、移液管吸頭120和光學(xué)杯或皿122。隔間130和132通常呈圓筒形以接納圓筒形的離心管118和移液管吸頭120，用于在一次性盒112中充分支撐離心管118和移液管吸頭120。然而，用于定位和支撐光學(xué)杯或皿122的隔間134，尤其當(dāng)光學(xué)杯或皿122呈矩形時(shí)，不需要被模制成與光學(xué)杯或皿122具有相同的結(jié)構(gòu)。在此情況下，用于在一次性盒112中支撐光學(xué)杯或皿122的隔間134通常可包括矩形開(kāi)口 158 (圖8A)，矩形開(kāi)口 158位于一次性盒112的上表面150中，光學(xué)杯或皿122的上凸緣154與一次性盒112的上表面150接合并由其支撐，光學(xué)杯或皿122懸掛于一次性盒中?？蛇x地，用于定位和支撐光學(xué)杯或皿122的隔間134可以是完全封閉的并且具有與矩形光學(xué)杯或皿122類似的結(jié)構(gòu)。
[0090]如上面討論且如圖8C所示，均包含一次性部件118、120和122的多個(gè)一次性盒112可被插入盒匣126中，然后盒匣126可被插入樣品處理器14中，例如圖3A所示的處理器。每個(gè)一次性盒112可具有與患者初始樣本配對(duì)的唯一條形碼128。可選地，盒匣126可被插入對(duì)樣品進(jìn)行光學(xué)分析的設(shè)備，如圖4所示的光學(xué)分析儀16。優(yōu)選地，用于在樣品處理器中獲得經(jīng)處理的尿液樣品的相同轉(zhuǎn)盤(pán)被用于對(duì)經(jīng)處理的樣品進(jìn)行光學(xué)分析的設(shè)備中。
[0091]如8D、8E和8F示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的不包含一次性部件118、120和122的一次性盒112，其中設(shè)置了連接夾113、115和117。這些連接夾113、115、117在水平方向沿著盒112主體側(cè)部114的底邊部延伸。如圖8D和8E所示，連接夾115可包括垂直延伸的對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件116。該垂直延伸的構(gòu)件116可用于在插入到盒匣126的過(guò)程中對(duì)準(zhǔn)盒112。連接夾113、115、117被配置為與盒匣126中的盒開(kāi)口協(xié)作，如圖8C所示，以在其內(nèi)形成卡合裝置，將盒112附接到這個(gè)開(kāi)口中。因此，在此實(shí)施方式中，盒匣126中的盒開(kāi)口能夠包括適當(dāng)?shù)膴A開(kāi)口(未示出)，所述夾開(kāi)口被配置為與盒112的夾113、115、117和對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件116協(xié)作。
[0092]通常，離心管118可首先容納經(jīng)過(guò)濾的樣本的例如Iml到約2ml的樣品。然后，通過(guò)對(duì)樣品離心、通過(guò)用移液管吸頭120在兩個(gè)傾析周期中傾析出上清液、隨后通過(guò)用鹽溶液或水重新填充離心管118，使該樣品被鹽溶液或水充分稀釋。然后，可使用移液管吸頭120從離心管18抽取預(yù)定量的流體，例如100?500ml的流體，并且將該流體分配至指定患者的對(duì)應(yīng)光學(xué)杯或皿122中。
[0093]上一段討論的計(jì)量/傾析、計(jì)量/重新填充、以及計(jì)量/液體轉(zhuǎn)移過(guò)程可優(yōu)選地用于獲得樣品中溶解的材料的約1，000，000:1稀釋液，并且將樣品(例如，生物樣品)中的污染物(例如，細(xì)菌)保留在離心管118中。這可通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn):1)通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的手段以12，OOOg力對(duì)樣品進(jìn)行離心；2)通過(guò)移液管吸頭120傾析出約95%的流體；3)用鹽溶液替換步驟2)中的傾析溶液；以及4)用移液管吸頭120至少重復(fù)步驟I)、2)、3)五次。隨后通過(guò)移液管吸頭120將離心管18中最終處理的尿液樣品傾析至光學(xué)杯或皿122中。
[0094]隨后光學(xué)杯或皿122中最終處理的樣品可用于光學(xué)分析，以確定樣品中微生物的身份和/或數(shù)量。該信息可通過(guò)用前述第2007/0037135 Al號(hào)的美國(guó)申請(qǐng)公開(kāi)文本所披露的系統(tǒng)獲得。
[0095]圖9A和9B示出了通常如122所示的光學(xué)杯或皿，其包括矩形容器123，該矩形容器具有井156和與井156鄰接的矩形開(kāi)口 158，矩形開(kāi)口 158用于接收隨后裝載在井156中的流體樣品。如上所述，光學(xué)杯或皿122可由玻璃或塑料制成，優(yōu)選地由注射成型的塑料制成。流體樣品可以是例如生物、化學(xué)或毒性樣品，例如，例如對(duì)樣品中的有機(jī)體或微生物(例如，細(xì)菌)的類型和數(shù)量進(jìn)行光學(xué)分析的尿液樣品。容器123的井156通過(guò)間隔(spaced-apart)的側(cè)壁160和162、間隔的端壁164和166以及底板168形成。間隔的側(cè)壁160和162以及間隔的端壁164和166形成鄰接矩形開(kāi)口 158的凸緣170。如圖9A和9B所示，端壁166具有上部區(qū)域172和下部漸縮區(qū)域124，下部漸縮區(qū)域124從端壁166的上部區(qū)域172向內(nèi)延伸并且相對(duì)于端壁166的上部區(qū)域172和矩形開(kāi)口 158向下延伸，使得底板168的長(zhǎng)度小于矩形開(kāi)口 158的長(zhǎng)度。
[0096]具體參照?qǐng)D9A，光學(xué)杯或皿122還包括帶狀襯料174，帶狀襯料174延伸端壁164、底板168、端壁166的上部區(qū)域172和端壁166的下部漸縮區(qū)域124的全部長(zhǎng)度，以覆蓋端壁164、底板168、端壁166的上部區(qū)域172和端壁166的下部漸縮區(qū)域124的內(nèi)表面。因?yàn)閹钜r料174的各個(gè)面都接觸液體樣品，所以其可被稱為“濕的(wet)”帶狀襯料。帶狀襯料174優(yōu)選地由例如鋁的反射材料制成。帶狀襯料174由一片沖模的鋁制成，在將帶狀襯料174安裝至井156中之前，所述沖模鋁可被成形為與由端壁164、底板168、端壁166的下部漸縮區(qū)域124和端壁166的上部區(qū)域172形成的結(jié)構(gòu)相符。
[0097]光學(xué)杯或皿122可由已知材料制成，以使在可能被樣品的光學(xué)分析所使用的入射光激發(fā)的、從材料中浸出的污染物最少。如上所述，光學(xué)杯或皿122可以是注射成型的并且由例如ABS塑料或玻璃的材料制成?？深A(yù)見(jiàn)的是，在光學(xué)杯或皿122的容器123中的樣品或樣本的光學(xué)分析中所提供的紫外光被引導(dǎo)至井156的漸縮區(qū)域124用于樣本的光學(xué)分析，并且被包括端壁166的下部漸縮區(qū)域124的帶狀襯料174反射。如上所述，光學(xué)杯或皿122的材料、帶狀襯料174的反射材料以及端壁166的下部漸縮區(qū)域124協(xié)同工作以增強(qiáng)紫外光的反射，從而更有效地收集樣品的熒光發(fā)射以用于鑒定和定量樣品中的有機(jī)體或微生物、例如細(xì)菌，并且同時(shí)使背景熒光最小和/或使來(lái)自容器或容器濕表面的樣品流體的污染物最少。從光學(xué)杯或皿122收集樣品的熒光發(fā)射的更多細(xì)節(jié)將在下面描述。
[0098]圖9B圖示了可選地，如果需要從側(cè)壁160和162以及端壁164、底板168、端壁166的下部漸縮區(qū)域124和端壁166的上部區(qū)域172收集光用于樣品的光學(xué)分析，則光學(xué)杯或皿122可包括完整襯料176。完整襯料176被成形和形成為基本上包覆(clad)或覆蓋側(cè)壁160和162、端壁164、底板168、端壁166的下部漸縮區(qū)域124和端壁166的上部區(qū)域172的內(nèi)表面。就光學(xué)分析儀的紫外光而言，圖9B所示的完整襯料176所起的作用與圖9A所示的光學(xué)杯或皿122的井156中的帶狀襯料174所起的作用類似。
[0099]圖9A的帶狀襯料174和圖9B的完整襯料176可被拋光以獲得用于光學(xué)杯或皿122中紫外光反射的期望表面光潔度。拋光工藝可在用于形成濕的帶狀襯料174或濕的完整襯料176的反射材料上進(jìn)行，或者在沖模和成形工藝之前當(dāng)反射材料即鋁還是未加工的片狀時(shí)進(jìn)行，或者當(dāng)襯料174和176通過(guò)體拋光(bulk polishing process)工藝成形和插入到光學(xué)杯或皿122時(shí)進(jìn)行。也就是說(shuō)，可在沖模和成形工藝之前對(duì)反射材料進(jìn)行拋光，或者可對(duì)沖模的零件進(jìn)行拋光。
[0100]圖9C圖示了圖9A的濕的帶狀襯料174可通過(guò)卷邊工藝緊固至光學(xué)杯或皿122。在此情況下，濕的帶狀襯料174的一端178被折彎以符合圍繞由端壁166形成的凸緣154部分的外輪廓并位于該凸緣的外輪廓下，端178通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的卷邊工藝固定至凸緣154。盡管圖9C未示出，但是可以理解，帶狀襯料174的另一端可被折彎以符合圍繞由端壁164形成的凸緣154部分的外輪廓并位于該凸緣的外輪廓下，然后通過(guò)卷邊工藝固定至凸緣154。
[0101]還應(yīng)理解，雖未示出，但在圖9B的完整襯料176被安裝在光學(xué)杯或皿122中的情況下，襯料176可通過(guò)卷邊工藝緊固至凸緣154。完整襯料176可通過(guò)級(jí)進(jìn)模被沖模和折疊并且被抽取(singulate)用于安裝在光學(xué)杯或皿122中。襯料174和176都可被纏繞在卷軸(reel)上，光學(xué)杯或皿122能夠在自動(dòng)制造過(guò)程中被容易地組裝。也就是說(shuō)，襯料174和176可位于卷軸上，從而機(jī)器能夠被給送有卷軸和插入光學(xué)杯或皿122中的襯料。
[0102]圖9A和圖9B示出了用于光學(xué)杯或皿122的反射材料，作為被制造、形成或成形以插入或安裝在容器123的井156中的單獨(dú)片。本發(fā)明預(yù)想可用如圖10中標(biāo)號(hào)為180的薄反射材料層代替襯料174和176涂覆在光學(xué)杯或皿122上。在此實(shí)施方式中，光學(xué)杯或池122可被注射成型為具有期望的表面光潔度并且通過(guò)真空金屬化工藝或電鍍工藝涂覆有薄反射材料層180，例如純鋁。工業(yè)上已經(jīng)表明涂覆具有一定深度的容器的內(nèi)表面可能存在一定的困難。在這種情況下，可能需要提供定制的電極以實(shí)現(xiàn)光學(xué)杯或皿122的容器123的井156中涂層的期望覆蓋和均勻性。反射材料涂層180可類似于圖9B的完整襯料176全部地(totally)沿著容器123的側(cè)壁160和162、端壁164和166以及底板168的內(nèi)表面延伸，或者可類似于圖9A所示的帶狀襯料174部分地沿著容器123的端壁164、底板168、端壁166的下部漸縮區(qū)域124以及端壁166的上部區(qū)域的內(nèi)表面延伸。
[0103]圖1lAUlB和IlC示出了將帶狀襯料174緊固在光學(xué)杯或皿122的容器123中的另外系統(tǒng)。具體地，圖1lA圖示了帶狀襯料174可通過(guò)單向保持突起175緊固至由端壁164形成的凸緣170部分，單向保持突起175以本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方式貫穿帶狀襯料174和凸緣170插入。例如，對(duì)于單向保持突起175，容器123具有帶小“齒”的柱并且襯料具有孔或開(kāi)口，一旦襯料被定位在柱上，柱的“齒”防止襯料移動(dòng)并因此防止其滑出容器123，雖未示出，但可以理解，帶狀襯料174的另一端也可通過(guò)類似的方式附接至由端壁166形成的凸緣170部分。
[0104]圖1lB具體示出了帶狀襯料174的一端可通過(guò)熱撐銷(heat staked pin) 182緊固至由端壁164形成的凸緣170部分，帶狀襯料174的另一端可通過(guò)熱撐銷184緊固至由端壁166形成的凸緣170部分。熱撐銷182和184對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)也是公知的。例如，通常，熱撐銷182和184是大體光滑的，一旦帶狀襯料174被定位在銷182、184上，使端部受熱變形，從而防止帶狀襯料174滑出容器123。
[0105]圖1lC具體示出了帶狀襯料174的一端可通過(guò)卡合(snap)機(jī)構(gòu)186在靠近凸緣170處被緊固在端壁164中?？ê蠙C(jī)構(gòu)186可通過(guò)用工具剝?nèi)ツＶ撇牧隙纬捎诙吮?64中。如果帶狀襯料174由鋁制成，因?yàn)殇X具有足夠的撓性從而可被容易地卡合到卡合機(jī)構(gòu)186，所以帶狀襯料174可被牢固地保持在卡合機(jī)構(gòu)186中。盡管在圖1lC中未示出，但是可以理解，端壁166還包括類似的卡合機(jī)構(gòu)186以用于將帶狀襯料174的另一端緊固到光學(xué)杯或池122的容器123中。
[0106]圖12示出了包括上部件190和下部件192的兩件式結(jié)構(gòu)的光學(xué)杯或皿188。如圖所示，上部件190具有矩形主體193，矩形主體193包括鄰接凸緣196的矩形開(kāi)口 194，凸緣196由間隔的側(cè)壁198和199以及端壁200和201形成。雖未示出，但是上部件190在底部也是完全開(kāi)放的并且具有鋸齒狀部分202。下部件192具有矩形開(kāi)口 204，矩形開(kāi)口 204由間隔的側(cè)壁206和207、端壁208和209以及底板210形成。下部件192的端壁209具有用于重定向(re-direct)光的漸縮區(qū)域212。漸縮區(qū)域212從矩形開(kāi)口 194向下延伸并且向下延伸至底板210，從而使底板210的長(zhǎng)度小于矩形開(kāi)口 204的長(zhǎng)度。
[0107]上部件190和下部件192通過(guò)裝配至下部件192矩形開(kāi)口 204的鋸齒狀部分202而連接在一起，這兩個(gè)部件190和192可通過(guò)選自超聲波、對(duì)焊工藝；超聲波、剪焊工藝；壓合工藝；卡合工藝；以及使用在結(jié)合過(guò)程中將兩個(gè)部件190和192固定在一起的壓合或卡合的溶劑焊接工藝的方法結(jié)合在一起。在這種示例中，下部件192足夠淺，以使下部件192的間隔的側(cè)壁206和207、端壁208和209以及底板210的期望臨界(critical)光學(xué)內(nèi)表面優(yōu)選地以與上述參照?qǐng)D10討論的使用具有深井156的光學(xué)杯或皿122的一些缺點(diǎn)相比具有成本效益的方式、通過(guò)真空金屬化工藝涂覆有反射材料180，例如鋁。上部件190可被當(dāng)作裙?fàn)畈炕蚍罏R屏障，從而防止樣品流出光學(xué)杯或皿188。
[0108]可以理解，本發(fā)明的光學(xué)杯或皿122和188的上凸緣可用于將光學(xué)杯或皿122和188支撐在盒匣126中所使用的一次性盒112的上表面150上，以用于處理樣品并且對(duì)樣品進(jìn)行光學(xué)分析。另外，光學(xué)杯或皿122和188的反射表面使得來(lái)自光學(xué)分析儀的紫外光可被向下引導(dǎo)到杯或皿中，并且如下所詳細(xì)討論的被反射表面和漸縮區(qū)域反射，以更高效和有效地產(chǎn)生在獲得用于光學(xué)分析樣本所需信息中所必要的熒光發(fā)射用于鑒定和定量例如樣本(例如，尿液樣本)中的有機(jī)體或微生物、例如細(xì)菌。
[0109]下面將描述如PCT申請(qǐng)US2008/079533所公開(kāi)的、圖4A、4B和4C的光學(xué)分析儀16。雖然附圖示出了根據(jù)圖1A、1B和2所示的實(shí)施方式的盒12，但是認(rèn)為，圖8A和8F的可選的盒連同圖9A-9C、10、11A-11C和12的杯或皿設(shè)計(jì)122和/或188也可與光學(xué)分析儀16一起使用。參照?qǐng)D4A，光學(xué)分析儀16包括:光學(xué)系統(tǒng)44(在4B和4C中更詳細(xì)地示出)；熱控制單元(未示出)；抽屜51，具有接納和支撐盒匣54并使其旋轉(zhuǎn)的可旋轉(zhuǎn)臺(tái)52，盒匣54包含用于接收一次性盒12的多個(gè)保持器56，在盒12中，光學(xué)杯或皿22包含待分析的、經(jīng)處理的尿液樣品；以及條形碼讀取器58 (圖4A)。
[0110]可以理解，具有包含用于光學(xué)分析的、經(jīng)處理的尿液的光學(xué)杯或皿22、122或128的盒12或112被置于盒匣54的保持器56中。圖4A示出了安裝在可旋轉(zhuǎn)臺(tái)52上的盒匣54被裝載到光學(xué)分析儀16中。手動(dòng)將抽屜51拉出以用于裝載和卸載盒匣54。抽屜51包括熱控制單元(未示出)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)。當(dāng)盒匣54被裝載到可旋轉(zhuǎn)臺(tái)52上時(shí),盒匣54和抽屜51的對(duì)準(zhǔn)部件允許操作人員將盒匣54正確定向在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和熱控制單元上。一旦抽屜51和盒匣54被手動(dòng)插入到光學(xué)分析儀16中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使盒匣54旋轉(zhuǎn)，同時(shí)條形碼讀取站58(圖4A)盤(pán)點(diǎn)樣品。水平傳感器(未示出)驗(yàn)證各個(gè)光學(xué)或皿22包含有正確的樣品量。當(dāng)用戶界面顯示光學(xué)杯或皿22中的所有樣品都已被分析完畢時(shí)，操作人員能夠操作光學(xué)分析儀16,當(dāng)光學(xué)分析儀16的任何部件運(yùn)動(dòng)時(shí)或當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)44的紫外光源打開(kāi)時(shí)，防止抽屜51被打開(kāi)。
[0111]圖4A示出了可旋轉(zhuǎn)臺(tái)52上的盒匣54被定位在光學(xué)分析儀16中。光學(xué)分析儀16還包括相對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)44精確定位抽屜51的機(jī)械鎖定系統(tǒng)(未不出)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被配置為自動(dòng)地旋轉(zhuǎn)盒匣54以將各個(gè)盒12定位在條形碼讀取站58中并與光學(xué)系統(tǒng)44精確地對(duì)準(zhǔn)。第二機(jī)械鎖定系統(tǒng)(未不出)用于將各個(gè)光學(xué)杯或皿22緊固在其相對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)44的合適位置用于光學(xué)分析。
[0112]圖4A示出了光學(xué)杯或皿22的熱控制。優(yōu)選地，各個(gè)光學(xué)杯或皿22的溫度被降低至使細(xì)菌的新陳代謝減緩而使熒光信號(hào)增強(qiáng)的溫度。作為半導(dǎo)體制冷器(TEC，thermalelectric cooler)的熱控制單元47冷卻位于盒匣54下方的可旋轉(zhuǎn)臺(tái)52上的大型忙熱體(large thermal mass) 60?忙熱體60 (圖4A)直接與光學(xué)杯或皿22接觸。
[0113]在可選的實(shí)施方式中，本發(fā)明包括冷卻和控制由一次性盒所承載的光學(xué)杯或皿22中的樣品溫度的系統(tǒng)；本發(fā)明的皿或光學(xué)杯。本發(fā)明的系統(tǒng)在樣本的光學(xué)分析中有特別的應(yīng)用，這是因?yàn)闊晒庑盘?hào)會(huì)隨著溫度的改變而改變，所以導(dǎo)致對(duì)樣本分析的不充分。
[0114]圖13不出了輸送水的系統(tǒng)的不意圖,輸送的水冷卻空氣，空氣進(jìn)而被輸送以冷卻樣本。更具體地，光學(xué)分析儀16包括對(duì)支撐多個(gè)一次性盒(未示出)的轉(zhuǎn)盤(pán)15進(jìn)行封裝的殼體72，所述一次性盒支撐包含樣本的光學(xué)杯或皿(未示出)。管道系統(tǒng)74圍繞轉(zhuǎn)臺(tái)80外周并且包括繞轉(zhuǎn)臺(tái)80運(yùn)送水的上翅片管(finned tubing) 76和下翅片管78。如圖13左邊的箭頭Al所示,冷凍水(chilled water)從半導(dǎo)體(TE)制冷器(未示出)被輸送至上翅片管76，并且如圖13右邊的箭頭A2所示，冷卻水(cool water)以約0.5?1.0加侖每分鐘的速率從上翅片管76被輸送至TE制冷器或冷卻器。輸送至上翅片管76的冷凍水的溫度保持在用于冷卻樣本的期望溫度的±0.1°C之間。這是通過(guò)檢測(cè)輸送至TE制冷器的冷卻水(如箭頭A2所示)的溫度，并且通過(guò)該信息將正從TE制冷器輸送的冷凍水(如箭頭Al所示)的水溫調(diào)整至充分冷卻樣本并將其保持在期望溫度下所需的溫度而實(shí)現(xiàn)的。多個(gè)粗黑箭頭A3表示圍繞下翅片管78的空氣向上被抽入扁平封裝(Flatpak)風(fēng)扇82 (即低輪廓風(fēng)扇)，多個(gè)粗黑箭頭A4表示空氣從扁平封裝風(fēng)扇82行進(jìn)至轉(zhuǎn)臺(tái)80、向上進(jìn)入轉(zhuǎn)臺(tái)80的開(kāi)口 84并且通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)15的開(kāi)口，如箭頭A5所示。
[0115]如圖14最佳不出，轉(zhuǎn)盤(pán)15的上表面86具有多個(gè)區(qū)域，一些區(qū)域由參考標(biāo)號(hào)88表示。每個(gè)區(qū)域88形成腔室(cell)并具有開(kāi)口 90。由扁平封裝風(fēng)扇82分配的來(lái)自轉(zhuǎn)臺(tái)80開(kāi)口 84的冷卻氣體(cool air)穿過(guò)開(kāi)口 90進(jìn)入?yún)^(qū)域88的對(duì)應(yīng)腔室中。如圖15最佳示出，轉(zhuǎn)盤(pán)15的下表面92包括內(nèi)轂94、從內(nèi)轂94延伸的多個(gè)徑向肋96、以及外環(huán)98，外環(huán)98連接至徑向肋96并且包括用于將冷卻氣體輸送至安裝在轉(zhuǎn)盤(pán)15上表面86的區(qū)域88中的多個(gè)開(kāi)口 90。開(kāi)口 90可以是0.156英寸的孔。因?yàn)檗D(zhuǎn)盤(pán)15具有約48個(gè)隔間或區(qū)域88，每個(gè)隔間或區(qū)域88具有開(kāi)口 90，所以穿過(guò)開(kāi)口 90并輸送到隔間或區(qū)域88中的冷卻氣體的噴射氣流速率的范圍可以為從約15?20立方英尺每分鐘。
[0116]參考圖14和15，可以理解，形成轉(zhuǎn)盤(pán)15的每個(gè)區(qū)域88支撐一個(gè)一次性盒112，類似于如圖2和3A所示的盒112。每個(gè)一次性盒112包含離心管118、移液管吸頭120和用于裝載樣本的一次性光學(xué)杯或皿122 (圖14)。離心管118和移液管吸頭120通常用于制備和處理一次性光學(xué)杯或皿122中的樣品以用于在圖13的光學(xué)分析儀16中對(duì)樣本中的污染物(例如，有機(jī)體)進(jìn)行光學(xué)分析。每個(gè)盒被容納在一個(gè)隔間中。如圖14所示，每個(gè)隔間具有接納夾113、115和117的下凹陷唇部。此外，對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件116適于與對(duì)接納一次性盒112的對(duì)應(yīng)隔間進(jìn)行限定的相鄰壁之一協(xié)作，使得對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件接觸一個(gè)隔間壁并且另一個(gè)隔間壁接觸與對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件116對(duì)置的壁114以用于水平對(duì)準(zhǔn)。對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件116是可選的并且以透視的方式在圖8E中示出。
[0117]優(yōu)選地，轉(zhuǎn)臺(tái)80由鋁制成，一次性盒112和光學(xué)杯或皿122是注射成型的透明塑料。
[0118]再次參照?qǐng)D13和16，在光學(xué)分析儀16中，由區(qū)域88組成的轉(zhuǎn)盤(pán)15由轉(zhuǎn)臺(tái)80支撐，轉(zhuǎn)臺(tái)80逐個(gè)地將光學(xué)杯或皿122 (圖14)放置和定位在光學(xué)系統(tǒng)(未示出)下。參照?qǐng)D13描述的本發(fā)明冷卻系統(tǒng)被操作以使光學(xué)杯或皿122中的樣本冷卻至期望的溫度。例如，在圖13的冷卻系統(tǒng)啟動(dòng)約5分鐘之后，可將各個(gè)樣品從室溫冷卻至期望溫度(例如約18°C),隨后溫度可被控制在期望溫度的±0.5°C內(nèi)直至完成樣品的光學(xué)分析。由于轉(zhuǎn)臺(tái)80是鋁的，一次性盒112和光學(xué)杯或皿122是塑料的，并且光學(xué)杯或皿122被支撐在一次性盒12中，一次性盒12進(jìn)而被支撐在轉(zhuǎn)盤(pán)15的區(qū)域88中，因此使用對(duì)流冷卻以助于冷卻噴射氣體在樣品的快速冷卻中穿過(guò)開(kāi)口 90進(jìn)入?yún)^(qū)域88。
[0119]本發(fā)明的又一實(shí)施方式設(shè)想一種類似于上面參考圖13至15描述和示出的轉(zhuǎn)臺(tái)。鋁塊被置于轉(zhuǎn)臺(tái)下，并且具有與轉(zhuǎn)臺(tái)相關(guān)聯(lián)的通道用于將冷凍氣體(chilled air)從TE冷卻器或制冷器運(yùn)送至轉(zhuǎn)臺(tái)，并且將冷卻氣體從轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)送至TE制冷器并因此從轉(zhuǎn)盤(pán)運(yùn)送至TE制冷器用于冷卻樣品并且隨后以上文參照?qǐng)D13至15描述的類似方式冷卻樣本的溫度。
[0120]現(xiàn)在對(duì)光學(xué)分析儀16的光學(xué)系統(tǒng)44進(jìn)行描述。圖4B更詳細(xì)地示出了該光學(xué)系統(tǒng)。光學(xué)系統(tǒng)44包括三個(gè)單獨(dú)的單元，即激發(fā)單元44 (a)、光學(xué)收集單元44(b)和分光儀。激發(fā)由紫外(UV)光源提供，UV光源優(yōu)選地為L(zhǎng)ED (發(fā)光二極管)。一組五個(gè)LED模塊提供激發(fā)單元44(a)并以五種不同激發(fā)波長(zhǎng)順序地向每個(gè)樣品杯或皿22、122或188提供激發(fā)信號(hào)，五種不同激發(fā)波長(zhǎng)按照相同的順序應(yīng)用于每個(gè)樣品杯或皿22、122或188。激發(fā)時(shí)間約為每種波長(zhǎng)14秒。激發(fā)發(fā)射是通過(guò)透鏡和濾光片44(d)進(jìn)行引導(dǎo)的，以被引導(dǎo)至皿22、122或188中樣品的上表面。為了使每個(gè)激發(fā)波長(zhǎng)的形狀變窄或控制每個(gè)激發(fā)波長(zhǎng)的形狀，使用窄帶濾光片。這些濾光片沿向下的方向?qū)⒓ぐl(fā)波長(zhǎng)E引導(dǎo)至樣品杯或皿22，并且熒光發(fā)射F沿向上方向從匣的相同位置被反射回光學(xué)收集單元。熒光發(fā)射可通過(guò)濾光片裝置進(jìn)行分離和引導(dǎo)(direct)。圖4C示出了光學(xué)系統(tǒng)44的定位。如前所述，機(jī)械鎖定部件定位驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使得樣品杯或皿22精確地對(duì)準(zhǔn)。該精確對(duì)準(zhǔn)允許熒光發(fā)射反射至允許進(jìn)行熒光測(cè)量的光學(xué)系統(tǒng)44。使用光學(xué)元件(未示出)聚集熒光發(fā)射并將其引導(dǎo)至分光儀以用于測(cè)量。
[0121]此外，光學(xué)收集單元包括光學(xué)元件以聚集杯或皿122中樣品的熒光發(fā)射并將其引導(dǎo)至分光儀。
[0122]光學(xué)系統(tǒng)44(圖4B和4C)可包括具有CCD(電荷耦合器件)光子探測(cè)器的Czerny-Turner (柴爾尼-特納)分光儀，由此熒光光子在接觸CXD裝置之前被多個(gè)反射鏡反射。發(fā)射的熒光通過(guò)累積(integrate) —段時(shí)間后在C⑶裝置上被監(jiān)控。還設(shè)想采用鄰近入射狹縫和CCD裝置的附加柱面透鏡對(duì)柴爾尼-特納分光儀進(jìn)行修改以提高光子利用率。此外，如圖5示意性地示出，反射的凸“角”(convex “horn”)H可設(shè)置于分光儀SM的狹縫S入口處以引導(dǎo)附加的光子穿過(guò)狹縫S。
[0123]參照?qǐng)D4A,光學(xué)系統(tǒng)44具有不透光的外罩或殼體64以使進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)44的光最少，CCD裝置的照相機(jī)包括半導(dǎo)體制冷器(TEC)(未示出)用于將熱量從照相機(jī)芯片轉(zhuǎn)移至光學(xué)系統(tǒng)44的外罩或殼體64。
[0124]現(xiàn)在將對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的分光儀進(jìn)行描述。本發(fā)明分光儀的部件的布置接收從光學(xué)收集系統(tǒng)射出的照明光束，光學(xué)收集系統(tǒng)與在光學(xué)分析儀中使用的光學(xué)杯或皿相鄰，光學(xué)分析儀鑒定和定量樣本中的污染物(例如，細(xì)菌)的存在。
[0125]首先參照?qǐng)D16，本發(fā)明的分光儀300與具有多個(gè)透鏡的光學(xué)收集單元232和容納尿液樣本的光學(xué)杯或皿188結(jié)合使用。分光儀300在與光學(xué)收集單元232和光學(xué)杯或皿188的照明光束的傳播路徑相同的路徑上包括:分光儀狹縫302，緊鄰光學(xué)收集單元232被設(shè)置；以及第一柱面透鏡304，緊鄰狹縫302被設(shè)置。第一準(zhǔn)直反射鏡306和第二準(zhǔn)直反射鏡308位于第一柱面透鏡304的最左側(cè),光柵310位于光學(xué)收集單兀232底部。第二柱面透鏡312和CXD傳感器314在圖16中位于光柵310的左側(cè)。
[0126]來(lái)自光源(未不出)的照明光束以上面討論的方式進(jìn)入光學(xué)杯或皿188,突光從光學(xué)杯或皿188發(fā)出并穿過(guò)光學(xué)收集單元232的透鏡。熒光光束從光學(xué)收集單元232穿過(guò)分光儀狹縫302并穿過(guò)第一柱面透鏡304。熒光光束從第一柱面透鏡304沿第一光路朝向第一光準(zhǔn)直反射鏡306傳播。該光束從第一準(zhǔn)直反射鏡306被反射并且沿著第二光路穿過(guò)光柵310傳播。突光光束在光柵310中被分散成多個(gè)分散的光束,這些分散的光束被光柵310反射并且沿著第三光路朝向第二準(zhǔn)直反射鏡308傳播。這些分散的光束撞擊第二準(zhǔn)直反射鏡308，第二準(zhǔn)直反射鏡308使這些分散的光束沿著第四光路、朝向并穿過(guò)第二柱面透鏡312聚焦。來(lái)自第二柱面透鏡312的分散光束隨后被CCD傳感器314接收。光譜信息被CCD傳感器314捕獲以用于對(duì)光學(xué)杯或皿188中的尿液樣本進(jìn)行光學(xué)分析。
[0127]第一反射鏡306、第二反射鏡308和光柵310優(yōu)選地為球形并且具有3英寸的直徑。光柵310優(yōu)選地為具有1200線每毫米(Ipm)且在300nm的波長(zhǎng)區(qū)域炫耀10.4°的平面衍射光柵。這種合適的光柵通過(guò)Newport公司制造且型號(hào)為53-030R的產(chǎn)品獲得。
[0128]圖17中示出了這種類型的光柵310的光柵響應(yīng)，其中線LI代表S-平面，線L2代表P-平面并且線L3代表S-平面和P-平面的平均。通過(guò)圖21的曲線圖可以理解，最佳的吸收效率(absorbent efficiency)發(fā)生在300?400nm波長(zhǎng)區(qū)域,該區(qū)域?yàn)楸景l(fā)明的分光儀300所需的光柵所關(guān)心的區(qū)域。
[0129]再次參照?qǐng)D16，第一柱面透鏡304和第二柱面透鏡312由熔融石英制成并且是被稱為現(xiàn)貨部件或COTS的部件。鄰近分光儀狹縫302設(shè)置的第一柱面透鏡304位于距狹縫302約10.7mm處并且是型號(hào)為CLCX-15.00-10.2-UV的CVI，鄰近CXD傳感器314設(shè)置的第二柱面透鏡312是型號(hào)為RCX-40025.4-15.3-UV的CVI。
[0130]仍然參照?qǐng)D16，鄰近分光儀狹縫302的第一準(zhǔn)直反射鏡306具有約400m的標(biāo)稱半徑，第二準(zhǔn)直反射鏡308具有約350m的標(biāo)稱半徑。第一準(zhǔn)直反射鏡306與第二準(zhǔn)直反射鏡308的焦距比可被調(diào)整以使照明光束的300?420nm的光譜適合CXD傳感器314的芯片。[0131 ] (XD傳感器314可以是Hamamatsu的型號(hào)為S7031-1008的芯片，該芯片寬約25_、長(zhǎng)約6mm。CXD傳感器314優(yōu)選地為使用半導(dǎo)體制冷(TEC)的單級(jí)冷卻單元。對(duì)于300?400nm的帶寬范圍，同時(shí)也是本發(fā)明所關(guān)心的波長(zhǎng)范圍，優(yōu)選的CCD傳感器314的芯片的量子效率約為50%。
[0132]仍然參照?qǐng)D16，分光儀狹縫302的尺寸標(biāo)稱為2.8mm寬、5mm長(zhǎng)。通過(guò)1nm FffHM的源帶寬和具有波長(zhǎng)的源輸出三角函數(shù)，圖16的系統(tǒng)在CCD傳感器314平面處的光譜寬度為12.5nm FWHM。圖16所示的分光儀300的接收角約為0.4NA (納埃)。
[0133]在本發(fā)明的裝置300中，第一柱面透鏡304傾向于捕捉從分光儀狹縫302射出的熒光束的附加輻射并隨后引導(dǎo)該輻射穿過(guò)圖16的光學(xué)系統(tǒng)。接近CCD傳感器314平面的第二柱面透鏡312傾向于將該輻射聚焦到CCD平面中約6mm長(zhǎng)的像素上。發(fā)明人認(rèn)為，相比于不包括類似于本發(fā)明透鏡304和312的傳統(tǒng)分光儀，第一柱面透鏡304和第二柱面透鏡312的結(jié)合提高了圖20所示的分光儀300的通過(guò)量(throughput)。
[0134]圖16所示的分光儀300通?？深愃朴诮徊鍯zerny-Turner的布局,特別外加第一柱面透鏡304和第二柱面透鏡312，以產(chǎn)生低分辨率(小于1nm)但高靈敏度的分光儀，用于300nm?420nm范圍的波長(zhǎng)。(XD傳感器314的平面表不長(zhǎng)度為25mm的探測(cè)器。
[0135]樣品處理器14具有HEPA空氣過(guò)濾系統(tǒng)，以在過(guò)濾由樣品處理器14排出的空氣的過(guò)程中用于通風(fēng)目的。
[0136]還設(shè)想LED的強(qiáng)度被監(jiān)控以使發(fā)射的熒光與激發(fā)熒光的強(qiáng)度相關(guān)聯(lián)。具體地，由光學(xué)分析儀16獲取的信息可用于生成類似于第2007/0037135 Al號(hào)美國(guó)申請(qǐng)公布文本的圖5至9的曲線圖，該申請(qǐng)是共有的且其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文，該曲線圖的更多細(xì)節(jié)將在下文描述。該曲線圖代表樣品杯或皿22中細(xì)菌的濃度、熒光強(qiáng)度、發(fā)射波長(zhǎng)和激發(fā)波長(zhǎng)。
[0137]用于對(duì)在鑒定和定量樣品中污染物的光學(xué)分析儀16中使用的光學(xué)杯或皿122中的光進(jìn)行激發(fā)和光學(xué)收集的照明裝置在圖18至21示出并且將在下文詳細(xì)描述。
[0138]第7，277，175 B2號(hào)美國(guó)專利文獻(xiàn)中示出了一種公知的測(cè)量系統(tǒng)，該專利文獻(xiàn)公開(kāi)了用于對(duì)液體樣品的性質(zhì)進(jìn)行波長(zhǎng)選擇性測(cè)量的系統(tǒng)和方法。更具體地，該系統(tǒng)包括光源、光學(xué)輸送系統(tǒng)、至少兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)、樣品保持組件、濾光片組件、傳輸系統(tǒng)和探測(cè)器。該濾光片組件可以是包含在濾光片輪(filter wheel)內(nèi)的一組濾光片。該系統(tǒng)可提供少量液體樣品的性質(zhì)測(cè)量，該測(cè)量允許將選擇性波長(zhǎng)濾光片插入位于測(cè)量位置附近的光具組(opticaltrain)中以增加信噪比。然而該系統(tǒng)不提供用于對(duì)尿液樣本中的細(xì)菌進(jìn)行光學(xué)分析的、具有增強(qiáng)信噪比的緊湊光學(xué)讀取器。
[0139]本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)，其包括具有緊湊的載具組裝置(carriagetrain arrangement)的光學(xué)讀取器,所述載具組裝置產(chǎn)生平行光并將其引導(dǎo)至樣本用于光學(xué)分析，并且提供增強(qiáng)的信噪比用于改進(jìn)的樣本分析。首先參照?qǐng)D18，本發(fā)明的光學(xué)讀取器214包括照明裝置216、用于產(chǎn)生照明光束的光源218、第一光學(xué)系統(tǒng)220、第二光學(xué)系統(tǒng)221、錨床(anchor shoe) 222、以及位于第二光學(xué)系統(tǒng)221與錨床222之間的濾光片輪223。光源218可以是氙、LED、氘及其它。雖然圖18中示出了濾光片輪223，但也可采用線性變化的濾光片。第一光學(xué)系統(tǒng)220包括載具224,載具224具有支撐轉(zhuǎn)向鏡和濾光片(未不出)的殼體226。第二光學(xué)系統(tǒng)221包括載具228，載具228具有支撐轉(zhuǎn)向鏡和濾光片(未示出)的殼體230。如圖18所示，第一光學(xué)系統(tǒng)220的載具224延伸到第二光學(xué)系統(tǒng)221的殼體230中，以將第一光學(xué)系統(tǒng)220連接至第二光學(xué)系統(tǒng)221。第二光學(xué)系統(tǒng)221的載具228延伸到濾光片輪223、第二光學(xué)系統(tǒng)221的殼體230和錨床222中，以將第二光學(xué)系統(tǒng)221連接至錨床222。錨床222包括:轉(zhuǎn)向鏡(未示出)，位于槽222a的右側(cè)，槽222a如圖21所示用于接納包含流體樣品的光學(xué)杯或皿；以及光學(xué)收集裝置232，位于槽222a上方，包含多個(gè)透鏡(更多內(nèi)容在下面討論)。
[0140]如本領(lǐng)域技術(shù)人員通常所知，濾光片用于使只在光譜的特定區(qū)域中的光透過(guò)并且用于改變或修改光束的總體或相對(duì)能量分布。轉(zhuǎn)向鏡位于不同位置點(diǎn)以改變光傳播的方向。透鏡用于對(duì)光進(jìn)行聚焦或非聚焦(non-focusing)以允許不同光學(xué)效果。狹縫通常是具有特定形狀的開(kāi)口。光束穿過(guò)狹縫傳播至光柵并進(jìn)入探測(cè)裝置，例如CXD照相機(jī)。
[0141]圖18所示的照明裝置216還包括濾光片輪223。如上述第7，277，175 B2號(hào)美國(guó)專利文獻(xiàn)第4欄第10至23行所公開(kāi)的，濾光片輪包括一組濾光片，預(yù)先選擇的濾光片可被置于準(zhǔn)直的電磁輻射的光路中。預(yù)先選擇的濾光片基本選擇預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的透射。通常基于期望的待測(cè)樣品以及由電磁輻射和樣品的相互作用引起的吸收(或發(fā)射)帶的光譜寬度對(duì)濾光片進(jìn)行預(yù)先選擇。對(duì)于生物樣品，電磁輻射吸收集中200nm?800nm的波長(zhǎng)(λ )上，主要集中于230nm、260nm和280nm。
[0142]用于光學(xué)收集裝置232的透鏡可以是商用現(xiàn)貨(COTS)部件。
[0143]圖19示出了以標(biāo)號(hào)234表示的通常照明光束，示出了由現(xiàn)有透鏡裝置產(chǎn)生的、從光源到樣本的光束路徑的理論仿真。在圖23中，燈或光源(未示出)位于第一透鏡系統(tǒng)H、
1、J和K的左側(cè)，第二透鏡系統(tǒng)距離第一透鏡系統(tǒng)約為8英寸，并在位于圖19最右側(cè)的系統(tǒng)的照明鞋狀孔(illuminat1n shoe aperture)(未示出)處輸出。在本發(fā)明中，圖18的照明裝置216減少圖19的照明光束234的長(zhǎng)度，照明裝置216合并濾光片輪223。濾光片輪223可裝載多個(gè)窄帶濾光片，即在紫外光范圍內(nèi)。在這種情況下，圖18所示的光源218的輻射可被限制為260nm?300nm的波長(zhǎng)?？蛇x地，濾光片輪223可裝載提供全部光譜及相關(guān)波長(zhǎng)的濾光片。此外，如上所述，還可用線性變化的濾光片替代濾光片輪223。圖18的照明裝置216的第一光學(xué)系統(tǒng)220和第二光學(xué)系統(tǒng)221中的轉(zhuǎn)向鏡(未不出)為主要反射紫外光譜帶的定制濾光片。
[0144]圖18示出了定制濾光片的圖，定制濾光片為Newport公司提供的Newport薄膜，其用作圖18的照明裝置216的第一光學(xué)系統(tǒng)220和第二光學(xué)系統(tǒng)221中的轉(zhuǎn)向鏡。如圖所示，這些定制濾光片在紫外光范圍內(nèi)、即200nm?380nm的波長(zhǎng)內(nèi)產(chǎn)生相對(duì)高的反射率、即約為100,并且在可見(jiàn)光(VIS)和福射(irradat1n) (IR)范圍內(nèi)、即約400nm?608nm的波長(zhǎng)內(nèi)產(chǎn)生低反射率，即68至低于10。因此濾光片可以是濾去VIS、NIR和/或FIR的濾光片。
[0145]第US2008/079533號(hào)PCT申請(qǐng)中的也在上文詳細(xì)討論并用在圖1A、1B和2的盒12中的光學(xué)杯或皿22具有細(xì)長(zhǎng)圓筒主體和下部漸縮末端。在該設(shè)計(jì)中，光學(xué)分析儀中的紫外(UV)光源射向皿中部下并進(jìn)入下部漸縮末端以用于對(duì)生物樣本進(jìn)行光學(xué)分析。圖12A-12C、13、14A-14C所示的光學(xué)杯或皿122和圖15所示的杯或皿188被設(shè)計(jì)為使在杯或皿122、188中透射光線的熒光感測(cè)最優(yōu)。
[0146]圖21是圖18的照明裝置216的錨床或注射靴(inject1n shoe) 222和光學(xué)收集裝置232的示意性側(cè)視圖，如上所述，光學(xué)杯或皿122被定位在錨床222的槽222a中。
[0147]再次參照?qǐng)D9A、9B、10和21，其示出了可用于本發(fā)明的光學(xué)讀取器中的光學(xué)杯或皿122的一個(gè)實(shí)例。光學(xué)杯或皿122包括矩形容器123，矩形容器123具有下部漸縮區(qū)域124和內(nèi)反射表面。容器123還包括兩個(gè)平行的間隔的側(cè)壁160和162、兩個(gè)間隔的端壁164和166、以及水平底板168，第一端壁164具有鄰接水平底板168的漸縮區(qū)域124。光學(xué)杯或皿122的水平底板168的寬度約為7mm，側(cè)壁160、162和第二端壁166的深度約為18mm，第一端壁164的深度約為11mm，水平底板168的長(zhǎng)度約為16mm，漸縮區(qū)域124的長(zhǎng)度約為7mm。漸縮區(qū)域124相對(duì)于第一端壁164的夾角約為45°。
[0148]仍然參照?qǐng)D21，光學(xué)杯或皿122的內(nèi)表面是反射性的并且優(yōu)選地由具有高品質(zhì)表面光潔度或小于50埃微粗糙度的招制成。光學(xué)杯或皿122可由低浸出(Ieach)和突光信號(hào)材料、例如塑料或玻璃制成。光學(xué)杯或皿122可以是注射成型并隨后通過(guò)蒸發(fā)的鋁實(shí)施金屬化步驟的塑料。這種方法將允許通過(guò)成批涂覆工藝進(jìn)行低成本機(jī)械制造。制造用于本發(fā)明的光學(xué)杯或皿122的進(jìn)一步方法是如圖9A所示沿著容器123的內(nèi)表面長(zhǎng)度使用鋁箔襯料帶174，襯料帶174如上所討論的形成第一端壁164、下部漸縮區(qū)域124、底板168和第二端壁166的形狀。容納在光學(xué)杯或皿122中的液體樣本的容量約為955 μ I。
[0149]再次參照?qǐng)D21，線LI代表進(jìn)入的照明光束。該照明光束由圖22所示的照明裝置216產(chǎn)生并且穿過(guò)幾乎使該照明光束準(zhǔn)直(collimate)的狹縫(未示出)。狹縫具有約4X4平方毫米的橫截面并位于錨床222中。照明光束通過(guò)位于如上所述的錨床222中的轉(zhuǎn)向鏡235被反射到光學(xué)杯或皿122中。光束L2遇到(encounter)的第一表面是光學(xué)杯或皿122的下部漸縮區(qū)域124的45°內(nèi)表面。反射光束L3在由線L4表示的液體容量中穿過(guò)光學(xué)杯或皿122。光束在撞擊第二端壁166的反射內(nèi)表面后返回至45°下部漸縮區(qū)域124的反射內(nèi)表面，隨后熒光向上被發(fā)射，射出光學(xué)杯或皿122并且射向錨床222。光束的擴(kuò)散由本發(fā)明的光學(xué)讀取器214(圖18)的光學(xué)系統(tǒng)控制，并且在其返回錨床222時(shí)可通常具有約5 X 5mm的橫截面。
[0150]可以理解，考慮到杯或皿122，光學(xué)杯或皿122中的光束被引導(dǎo)以使得其在樣本的液體容量中穿行時(shí)不照到光學(xué)杯或皿122的底部或底板168。位于槽222a上的光學(xué)收集裝置232包括標(biāo)為236、238、240和242的多個(gè)透鏡，并且如圖21中表示發(fā)射的熒光射線的線L5、L6和L7所示觀察(view)光學(xué)杯或皿122的底板168和光學(xué)杯或皿122中的液體。光學(xué)熒光收集裝置232讀取樣本的液體容量的約47%。通過(guò)除去光學(xué)杯或皿122底板168的照明并限制光學(xué)收集裝置232以僅觀察光學(xué)杯或皿122(圖9A和9B)的底板168而不觀察側(cè)壁160、162和端壁164、166，可使光學(xué)收集裝置232所看到的光學(xué)杯或皿122的背景熒光最小或者幾乎被消除。光線追蹤建模顯示，理論上可獲得100x較小噪聲的因子。這對(duì)實(shí)現(xiàn)較大的信噪比是極其有利的。通過(guò)消除來(lái)自光學(xué)杯或皿122的熒光噪聲，信號(hào)變得更加顯著(prominent)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)更高的保真度和靈敏度。照明光束的透射和發(fā)射的熒光的測(cè)量可在每個(gè)樣品上同時(shí)進(jìn)行，或者可在熒光測(cè)量過(guò)程中停止對(duì)樣品的照明。
[0151]下列方程式詳細(xì)說(shuō)明了 SNR(信噪比)計(jì)算:

S
[0152]SNR = I
^S + Bf+Br
[0153]S表示信號(hào)，8{表示背景熒光，以及匕表示考慮樣本中液態(tài)水而發(fā)生的拉曼(Raman)背景。對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)讀取器，信噪比(SNR)約為8.1，并具有來(lái)自熒光的超過(guò)1.5e6的噪聲光子和來(lái)自信號(hào)的le4光子。在本發(fā)明的設(shè)計(jì)中，期望將噪聲減至1.5e4噪聲光子，并且期望將信號(hào)提高至約1.2e4光子。根據(jù)這些結(jié)果，預(yù)計(jì)本發(fā)明產(chǎn)生的信噪比將約為73。
[0154]如上所述，光學(xué)分析儀16提供被用于鑒定尿液樣品中細(xì)菌類型的結(jié)果。這可通過(guò)將光學(xué)分析儀16連接至計(jì)算機(jī)模塊(未示出)并且將光學(xué)分析儀獲取的例如熒光發(fā)射信息輸入計(jì)算機(jī)模塊而實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)模塊可對(duì)尿液樣品的熒光激發(fā)-發(fā)射矩陣進(jìn)行多元分析，從而以上述美國(guó)專利文獻(xiàn)US 2007/0037135 Al中所公開(kāi)的類似方法鑒定和定量尿液樣品。在此，該系統(tǒng)包括:具有激發(fā)光源的熒光激發(fā)模塊、用于定位樣品以接收光源的樣品接口(interface)模塊、熒光發(fā)射模塊和探測(cè)設(shè)備。上述計(jì)算機(jī)模塊連接至熒光模塊。多元分析可包括用于鑒定和定量尿液樣品的擴(kuò)展的偏最小二乘分析。
[0155]仍然還設(shè)想，使用“同源(homogenitor)管”將不同LED封裝輸出混合成統(tǒng)一的紫外光源。本發(fā)明所使用的典型的“同源管”將與本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的“同源管”類似。
[0156]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，流體樣品可以是例如生物、化學(xué)或毒性樣品，例如，例如對(duì)樣品中的有機(jī)體或微生物(例如，細(xì)菌)的類型和數(shù)量進(jìn)行光學(xué)分析的尿液樣品。
[0157]已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。在閱讀和理解前述的詳細(xì)說(shuō)明的基礎(chǔ)上進(jìn)行明顯的修改和更改。而本發(fā)明也旨在被解釋為包括所有這樣的修改和更改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于分析生物樣本中細(xì)菌的光學(xué)讀取器，包括: 光學(xué)杯，包含所述生物樣本； 照明裝置，包括氙光源以及在多個(gè)載具中支撐的轉(zhuǎn)向鏡、濾光片和濾光片輪的系統(tǒng)以用于產(chǎn)生照明光束； 所述多個(gè)載具的角度被設(shè)置為使所述光源與所述光學(xué)杯之間的距離減少并且使所述照明光束的信噪比增加； 錨床，用于支撐所述光學(xué)杯并且具有狹縫，所述狹縫用于從所述照明光束產(chǎn)生準(zhǔn)直光束并且引導(dǎo)所述準(zhǔn)直光束進(jìn)入包含所述生物樣品的所述光學(xué)杯以產(chǎn)生熒光發(fā)射；以及光學(xué)收集裝置，用于接收來(lái)自所述生物樣本和所述光學(xué)杯的所述準(zhǔn)直光束的所述熒光發(fā)射，并且將所述熒光發(fā)射引導(dǎo)至探測(cè)裝置用于對(duì)所述生物樣本中的細(xì)菌進(jìn)行分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)讀取器，其中，所述濾光片輪包括多個(gè)窄帶濾光片，所述濾光片輪被選擇性地使用以變換所述窄帶濾光片，從而將來(lái)自光源的氘輻射限制為260nm?約300nm的窄帶紫外光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)讀取器，其中，所述光學(xué)杯包括具有漸縮區(qū)域的矩形容器，并且具有內(nèi)反射表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)讀取器，其中，所述容器還包括兩個(gè)平行的間隔的側(cè)壁、兩個(gè)間隔的端壁、以及水平底板，第一端壁包括鄰接所述水平底板的所述漸縮區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)讀取器，其中，所述漸縮區(qū)域是直壁。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)讀取器，其中，所述直壁相對(duì)于所述間隔的端壁之一具有約45°角。
7.一種增加在光學(xué)讀取器中產(chǎn)生的用于對(duì)光學(xué)杯中所包含的生物樣本進(jìn)行光學(xué)分析的準(zhǔn)直光束的信噪比的方法，包括以下步驟: a)提供光源用于產(chǎn)生照明光束； b)引導(dǎo)所述照明光束進(jìn)入包括濾光片和轉(zhuǎn)向鏡的第一光學(xué)系統(tǒng)以使所述光源的所述照明光束的傳播路徑彎曲； c)引導(dǎo)在步驟b)中產(chǎn)生的照明光束進(jìn)入包括濾光片和轉(zhuǎn)向鏡的第二光學(xué)系統(tǒng)以使在步驟b)中產(chǎn)生的照明光束的傳播路徑彎曲45°角；以及 d)引導(dǎo)作為步驟c)結(jié)果的照明光束進(jìn)入狹縫以產(chǎn)生準(zhǔn)直光束，所述準(zhǔn)直光束被引導(dǎo)進(jìn)入所述光學(xué)杯中的所述生物樣本以產(chǎn)生熒光發(fā)射，所述熒光發(fā)射被引導(dǎo)至光學(xué)收集裝置并隨后被引導(dǎo)至探測(cè)裝置用于對(duì)所述生物樣本中的細(xì)菌進(jìn)行分析。
8.一種用于在光學(xué)分析中冷卻和控制多個(gè)光學(xué)杯中樣本溫度的系統(tǒng)，包括: 轉(zhuǎn)盤(pán)，用于支撐多個(gè)一次性盒，每個(gè)一次性盒支撐一次性光學(xué)杯，所述一次性光學(xué)杯包含將由光學(xué)分析儀進(jìn)行光學(xué)分析的樣本； 所述轉(zhuǎn)盤(pán)具有多個(gè)開(kāi)口，每個(gè)開(kāi)口與所述一次性盒之一相關(guān)聯(lián)； 轉(zhuǎn)臺(tái)，具有多個(gè)開(kāi)口，每個(gè)開(kāi)口與所述轉(zhuǎn)盤(pán)中的所述開(kāi)口之一相關(guān)聯(lián)； 管道系統(tǒng)，圍繞所述轉(zhuǎn)臺(tái)以用于將冷凍水從半導(dǎo)體制冷器運(yùn)送至所述轉(zhuǎn)臺(tái)并且將冷卻水從所述轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)送至所述半導(dǎo)體制冷器；以及 風(fēng)扇，與所述管道系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，用于使冷凍氣體通過(guò)所述轉(zhuǎn)臺(tái)的所述多個(gè)開(kāi)口循環(huán)以冷卻并隨后控制所述樣本的溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述轉(zhuǎn)臺(tái)是鋁的，所述光學(xué)杯和所述一次性盒是塑料的，通過(guò)所述鋁轉(zhuǎn)臺(tái)以及所述一次性盒和所述光學(xué)杯的塑料發(fā)生對(duì)流冷卻以快速冷卻所述光學(xué)杯中的所述樣本。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，用于冷卻和控制所述樣本溫度的系統(tǒng)位于光學(xué)分析儀中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，用于在光學(xué)分析儀中冷卻和控制所述樣本溫度的系統(tǒng)適于將所述樣本從室溫冷卻至期望溫度，并且使所述樣本的溫度基本保持在所述期望溫度直到所述光學(xué)分析儀中所述樣品的處理完成。
12.—種用于在光學(xué)分析中冷卻和控制多個(gè)光學(xué)杯中樣本溫度的系統(tǒng)，包括: 轉(zhuǎn)盤(pán)，用于支撐多個(gè)一次性盒，每個(gè)一次性盒支撐一次性光學(xué)杯，所述一次性光學(xué)杯包含將由光學(xué)分析儀進(jìn)行光學(xué)分析的樣本； 所述轉(zhuǎn)盤(pán)具有多個(gè)開(kāi)口，每個(gè)開(kāi)口與所述一次性盒之一相關(guān)聯(lián)； 轉(zhuǎn)臺(tái)，具有多個(gè)開(kāi)口，每個(gè)開(kāi)口與所述轉(zhuǎn)盤(pán)中的所述開(kāi)口之一相關(guān)聯(lián)； 鋁塊，位于所述轉(zhuǎn)臺(tái)下并且具有與所述轉(zhuǎn)臺(tái)相聯(lián)的多個(gè)通道，所述通道用于將冷凍氣體從半導(dǎo)體制冷器運(yùn)送至所述轉(zhuǎn)臺(tái)并將冷卻氣體從所述轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)送至所述半導(dǎo)體制冷器以用于冷卻所述樣品并控制所述樣本的溫度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述轉(zhuǎn)臺(tái)是鋁的，所述光學(xué)杯和所述一次性盒是塑料的，通過(guò)所述鋁轉(zhuǎn)臺(tái)以及所述一次性盒和所述光學(xué)杯的塑料發(fā)生對(duì)流冷卻以快速冷卻所述光學(xué)杯中的所述樣本。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，用于冷卻和控制所述樣本溫度的系統(tǒng)位于光學(xué)分析儀中。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，用于在光學(xué)分析儀中冷卻和控制所述樣本溫度的系統(tǒng)適于將所述樣本從室溫冷卻至期望溫度，并且使所述樣品的溫度基本保持在所述期望溫度直到所述光學(xué)分析儀中所述樣品的處理完成。
16.一種用于光學(xué)讀取器中以對(duì)包含在光學(xué)杯中的生物流體樣本中污染物的存在進(jìn)行分析的分光儀，包括: 收集透鏡系統(tǒng)，用于接收來(lái)自包含所述樣本的所述光學(xué)杯的照明光束； 分光儀狹縫，鄰近所述收集透鏡系統(tǒng)被設(shè)置，所述照明光束在離開(kāi)所述光學(xué)杯后穿過(guò)所述分光儀狹縫在第一光路上傳播； 第一柱面透鏡，鄰近所述分光儀狹縫被設(shè)置以用于在所述照明光束的第一光路上接收所述照明光束； 反射鏡系統(tǒng)，至少包括第一反射鏡，所述第一反射鏡用于使穿過(guò)所述第一柱面透鏡傳播的所述照明光束準(zhǔn)直并且用于將所述照明光束反射到第二光路中； 平面衍射光柵，位于所述第二光路上用于接收從所述第一反射鏡反射的所述照明光束，將所述照明光束分散成其光譜分量以形成多個(gè)分散的光束，并且沿著第三光路反射所述分散的光束； 第二柱面透鏡，相對(duì)于所述反射鏡系統(tǒng)被定位； 所述反射鏡系統(tǒng)還至少包括第二反射鏡，所述第二反射鏡用于接收所述多個(gè)分散的光束并使所述多個(gè)分散的光束在第四光路上朝向所述第二柱面透鏡聚焦；以及 CCD裝置，鄰近第二柱面透鏡被設(shè)置，用于接收穿過(guò)所述第二柱面透鏡傳播的所述多個(gè)分散的光束以用于分析所述樣本中污染物的存在。
【文檔編號(hào)】G01N21/64GK104251911SQ201410405928
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2009年2月5日 優(yōu)先權(quán)日:2008年2月5日
【發(fā)明者】加爾·英貝爾, 威廉·G·阿特伯里, 戴夫·霍利, 約翰·S·勞朵, 賈森·A·斯查弗爾, 舍伍德·塔爾博特, 約翰·泰拉瑞科, 托馬斯·A·克勞辛 申請(qǐng)人:普凱爾德診斷技術(shù)有限公司