热致变色传感装置、系统和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了测试容器，所述测试容器包括配置为含有适合于培养活物质的培养基的一个或多个测试位置。热致变色材料热联接至一个或多个测试位置。热致变色材料配置为响应通过活物质的能量转换中的增加或减少，显示出由热致变色材料发出的光中的谱移，所述能量转换中的增加或减少引起热致变色材料的温度中的变化。

Thermochromic sensing device, system and method

The present invention provides a test container comprising one or more test positions configured to contain a culture medium suitable for culturing a living substance. The thermochromic material is thermally coupled to one or more test locations. Thermochromic material is configured to respond to the energy conversion of living matter in the increase or decrease, showing the spectrum shift issued by the thermochromic material in the light, the energy conversion in the increase or decrease caused by the change of thermochromic materials in temperature.

【技术实现步骤摘要】
热致变色传感装置、系统和方法
本公开内容一般涉及使用热致变色传感用于分析物质的装置，以及相关系统和方法。
技术介绍
执行敏感性测试，以测定物质抑制活物质生长或促使活物质死亡的有效性，所述活物质例如细菌、真菌等。在一些情况下，敏感性测试的目标是预测抗生素或其他药物疗法的成功或失败。测试在测试容器中执行，以测定特定微生物对各种药物类型、药物组合和/或药物浓度的生长或其缺乏。敏感性测试一般在控制条件下执行，并且可用于鉴定治疗例如由特定类型的细菌引起的感染的最有效药物类型、组合和/或剂量。关于抗生素测试的敏感性测试可涉及由得自患者的原代培养生长细菌的继代培养。目前，培养细菌涉及在可检测到要测试药物的可测量效应之前的多个复制循环。期望缩短敏感性测试所需的时间，使得适当疗法可快速递送给患者。
技术实现思路
一些实施例涉及包括测试容器的装置，所述测试容器具有配置为含有适合于培养活物质的培养基的一个或多个测试位置。热致变色材料热联接至一个或多个测试位置。热致变色材料配置为响应通过活物质的能量转换中的增加或减少，显示出由热致变色材料发出的光中的谱移，所述能量转换中的增加或减少引起热致变色材料的温度中的变化。在一些实施例中，测试容器例如测试板包括配置为含有适合于培养活物质的培养基的一个或多个测试孔。涂层热联接至测试孔。涂层包含热致变色材料，所述热致变色材料配置为响应通过活物质的能量转换中的增加或减少，显示出由热致变色材料发出的光中的谱移，所述能量转换中的增加或减少引起热致变色材料的温度中的变化。一些实施例涉及包括具有多重测试位置的无菌测试容器的测试试剂盒。适合于培养活物质的培养基由测试位置处的测试容器包含。热致变色材料热联接至测试位置。热致变色材料配置为响应通过活物质的能量转换中的增加或减少，显示出由热致变色材料发出的光中的谱移，所述能量转换中的增加或减少引起热致变色材料的温度中的变化。根据一些实施例，方法包括提供具有配置为含有适合于培养活物质的培养基的一个或多个测试位置的测试容器。热致变色材料这样进行设置，使得它热联接至一个或多个测试位置。热致变色材料配置为响应通过活物质的能量转换中的增加或减少，显示出由热致变色材料发出的光中的谱移，所述能量转换中的增加或减少引起热致变色材料的温度中的变化。附图说明图1是根据一些实施例的热致变色传感测试容器的平面图；图2是图1的测试容器的横截面视图。图3是根据一些实施例的测试板的横截面视图，所述测试板包括在层中设置的热致变色材料，所述层接近几个测试孔的底部在x和y方向上延伸跨过测试板；图4是根据一些实施例的测试容器的横截面视图，所述测试容器包括配置为含有用于培养至少一种活物质的培养基的多个位置，具有设置在测试培养基内的热致变色材料；图5和6描述了根据一些实施例的测试容器的横截面图解，所述测试容器包括在相对平坦的基质上的面积内的位置，所述位置含有适合于培养活物质的培养基。图7是示出了根据一些实施例用于制备热致变色传感测试容器的过程的流程图；图8是配置用于鉴定活物质的热致变色传感测试容器的横截面视图。图9A显示了根据一些实施例的热致变色温度传感测试系统的方框图；图9B显示了根据一些实施例包括两个颜色通道的热致变色传感测试系统的一部分的图解；图10A概念地示出了根据一些实施例的波长偏移检测器，其可用于测定由热致变色材料发出的光谱中的位移的存在和/或量；图10B概念地示出了根据一些实施例检测反射光和透射光两者的波长偏移检测器；图11A和11B是示出了根据一些实施例的热致变色测试过程的流程图；图12A和12B是示出了根据一些实施例使用热致变色传感用于热光抗微生物敏感性测试(TOAST)的过程的流程图；图13A到13C是示出了根据一些实施例使用热致变色传感用于细菌鉴定和热光抗微生物敏感性测试的过程的流程图；图14A显示了曲线图，所述曲线图示出了使用图10A中讨论的波长偏移检测器，在热离子传感的范围内，就不含抗生素和具有最低限度的抗生素抑制浓度生长大肠杆菌(E.coli)菌落的时间而言在温度中的模拟变化ΔT(K)；和图14B显示了对应于菌落生长的前20分钟，且指示使用图10A中讨论的波长偏移检测器可实现的测量分辨率的图14A的曲线图的一部分。附图不一定按比例绘制。附图中使用的相似数字指相似部件。然而，应理解使用数字指代给定附图中的部件不预期限制另一个附图中用相同数字标记的部件。具体实施方式热致变色是基于温度在材料颜色中的变化。热致变色材料的变色可以是相对离散和突变的，或可在温度范围内逐渐改变。光谱变化在由热致变色材料散射、反射、吸收和/或发荧光的光中可以是显而易见的。热致变色材料可以是有机物质或无机物质和/或可以是单体或聚合物。对于本公开内容的方法特别有利的是热致变色液晶，其显示出基于光反射的热致变色。本文描述的方法涉及使用热致变色材料的温度传感，以光学指示由活物质的能量转换引起的温度变化。可使用本文描述的热致变色传感技术监测的活物质的非限制性列表包括细菌、古细菌、原生生物、真菌、植物细胞、动物细胞、适当宿主细胞中的病毒、适当宿主细胞中的噬菌体、癌细胞培养物和组织细胞培养物中的一种或多种。活物质的能量转换速率可与活细胞总体的代谢有关。特别地，由于细胞有丝分裂增加的细胞数目是集合代谢中的增加形式。组合的各个细胞的代谢包括集合代谢。代谢通常包括葡萄糖或其他碳水化合物的氧化，以释放能量和化学副产物。在这个背景下，代谢意指化学能通过其转换成其他能量形式包括热的机制。热依次又可引起执行代谢的物质或活物质的温度变化。活物质的温度变化将导致周围材料的温度变化，通常为温度增加，所述周围材料包括细胞培养基、缓冲材料、容器材料和热致变色材料。从一种材料到下一种的热传递量由材料特性决定。因此，能够通过材料选择来控制热传递。期望由代谢生成的热与传递到容器材料内相分离，并且相反热连接或联接至热致变色材料。通过代谢生成的热优选导致热致变色材料的温度变化。集合代谢中的增加可描述为活物质的“生长率”和/或活物质的量中的增加或减少。正生长率指示细胞的健康生活条件，并且它通常对应于集合内的活细胞数目中的增加。本文公开的热致变色传感装置、系统和方法可用于检测和/或监测活物质的生长，并且可特别用于测定各种药物试剂例如药物类型、药物剂量和药物组合例如抗微生物剂、抗病毒剂和/或抗真菌剂的功效。谱移可在任何种类的发射、吸收、荧光、反射或透射、或任何其它光谱中发生。光谱中的谱移可描述为两个光谱的质心(centroid)之间的差异。波长偏移可通过测定测量的质心位置与在例如校准测量或额定质心位置中测定的隐含质心位置进行测定。波长偏移可通过有效地同时比较两个不同光谱的两个不同质心进行测定，以执行参考波长偏移测量。光谱或光强度谱可以各种测量单位进行测量。通常，光谱的变化参数(即横坐标)是通常以波长测量的光子能量。在此类测量中，波长偏移可以波长单位例如纳米(nm)进行测量。对于某些发射谱，特别是发射峰或高斯发射概况，峰波长是质心位置的良好近似，或峰位置相对于彼此的差异是波长偏移的良好近似。在特定实施例中，质心测定可受测量参数影响，所述测量参数可在波长偏移检测范围内改变，使得存在促成质心测量的另外测量因素，例如检测器的波长依赖性灵敏度。这些测量影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，所述装置包括：测试容器，所述测试容器具有配置为含有适合于培养活物质的培养基的一个或多个测试位置；和热致变色材料，所述热致变色材料热联接至所述一个或多个测试位置，所述热致变色材料配置为响应所述热致变色材料的温度中的变化，显示出由所述热致变色材料发出的光中的谱移。

【技术特征摘要】
2015.12.30 US 14/9847191.一种装置，所述装置包括：测试容器，所述测试容器具有配置为含有适合于培养活物质的培养基的一个或多个测试位置；和热致变色材料，所述热致变色材料热联接至所述一个或多个测试位置，所述热致变色材料配置为响应所述热致变色材料的温度中的变化，显示出由所述热致变色材料发出的光中的谱移。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述活物质包含细菌、古细菌、原生生物、真菌、植物细胞、动物细胞、适当宿主细胞中的病毒、适当细胞中的噬菌体、癌细胞培养物和组织细胞培养物中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的装置，其中由所述热致变色材料发出的光中的所述谱移包含由所述热致变色材料发出的散射光、反射光和荧光中的至少一种中的谱移。4.一种装置，所述装置包括：测试容器，所述测试容器具有配置为含有适合于培养活物质的培养基的一个或多个测试位置；和涂层，所述涂层热联接至所述一个或多个测试位置，所述涂层包含热致变色材料，所述热致变色材料配置为响应所述热致变色材料的温度中的变化，显示出由所述热致变色材料发出的光中的谱移。5.根据权利要求4所述的装置，其中：所述测试容器包括测试板；所述一个或多个测试位置是所述测试...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·I·雷西特，J·马丁尼，P·齐塞尔，
申请(专利权)人：帕洛阿尔托研究中心公司，
类型：发明
国别省市：美国,US