用于样品浓缩和检测的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了用于浓缩样品并检测感兴趣分析物的系统和方法。所述系统可包括样品检测容器，所述样品检测容器可包括微腔。所述微腔可包括顶部开口、基部和纵向轴线。所述容器还可包括延伸到所述微腔的壁，其中位于所述微腔的所述顶部开口附近的所述壁的至少一部分具有相对于所述微腔的所述纵向轴线以有效角α取向的斜坡。所述有效角α可大于45度且小于90度，并且以所述有效角α取向的、位于所述微腔的所述顶部开口附近的所述壁的至少所述部分可具有所述微腔的横向尺寸至少5倍的长度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于样品浓缩和检测的系统和方法
本公开整体涉及用于检测感兴趣分析物(诸如样品中的细菌)的系统和方法，具体地，涉及以相对较大的样品量快速检测感兴趣分析物。
技术介绍
测试水样中存在的微生物(例如细菌、病毒、真菌、孢子等)和/或其他感兴趣分析物(例如毒素、过敏原、激素等)在多种应用中都是至关重要的，例如食品安全和水安全、传染病诊断以及环境监测。举例来说，可食用样品(诸如由普通人群摄入的食物、饮料和/或公共用水)中可包含或具有微生物或其他分析物，这些微生物和其他分析物可随着它们所处的环境而蓬勃发展或增长。这种增长可导致病原微生物增殖，从而可生成毒素或者倍增到感染剂量。进一步举例来说，可对不可食用的样品(例如地下水、尿液等)执行多种分析方法，以确定样品是否包含特定分析物。例如，可测试地下水中的微生物或化学毒素；可对尿液测试多种诊断指标，以实现诊断(例如糖尿病、妊娠等)。
技术实现思路
本公开的一些方面提供了一种适于容纳和浓缩样品以用于检测存在的感兴趣分析物的样品检测容器。该容器可包括被构造成接纳样品的开口端，以及包括微腔的封闭端。微腔可包括顶部开口、基部和纵向轴线，该纵向轴线相对于微腔的横剖面是垂直的。微腔可被构造成用于提供毛细作用力以保留感兴趣样品。容器还可包括延伸到该微腔的壁，其中位于微腔顶部开口附近的壁的至少一部分具有相对于微腔纵向轴线以有效角α取向的斜坡。有效角α可大于45度且小于90度，并且以有效角α取向的、位于微腔顶部开口附近的壁的至少该部分可具有微腔顶部开口的横向尺寸的至少5倍的长度。通过考虑具体实施方式和附带的附图，本公开的其他特征和方面将是显而易见的。附图说明图1为根据本公开的一个实施方案的样品检测容器的分解透视图。图2为图1的样品检测容器的分解侧剖面图。图3为图1和图2的样品检测容器的特写侧剖面图。图3A至图3C分别为根据本公开的另一个实施方案的样品检测容器的特写侧剖面图。图4示出了根据本公开的一个实施方案的样品检测方法，其示出图1至图3的样品检测容器的侧正视图。图5为图1至图4的样品检测容器的一部分如图4中所示那样截取的特写示意性局部剖面图。图6为根据本公开的另一个实施方案的样品检测容器的分解透视图。图7为图6的样品检测容器的分解侧剖面图。图8A至图8D为在容器倒置时对比样品检测容器中的流体动力学的示意图。图9A至图9D为图1至图3、图4和图5的样品检测容器中的流体动力学的示意图。图10为根据本公开的一个实施方案的第一容器组件的分解透视图，该第一容器组件包括接收器部分和过滤器部分。图11为图10的第一容器组件的装配透视图。图12为根据本专利技术的一个实施方案的第二容器组件的分解透视图，该第二容器组件包括图10至图11的过滤器部分以及图1至图3、图4和图5的样品检测容器。图13为图12的第二容器组件的装配侧剖面图。图14示出了根据本专利技术的另一个实施方案的样品检测方法，示出了图10至图11的第一容器组件以及图12至图13的第二容器组件的侧正视图。图15A为SMD1(即，实施例中所用的对比样品检测容器)的侧剖面图，SMD1包括单个微腔以及具有45度有效角α的壁。图15B为图15A的SMD1的微腔的特写侧剖面图。图16A为SMD2(即，实施例中所用的工作实施例样品检测容器)的侧剖面图，SMD2包括单个微腔以及具有60度有效角α的壁。图16B为图16A的SMD2的微腔的特写侧剖面图。图17A为SMD3(即，实施例中所用的对比样品检测容器)的侧剖面图，SMD3包括单个微腔以及具有45度有效角α的壁。图17B为图17A的SMD3的微腔的特写侧剖面图。图18A为SMD4(即，实施例中所用的工作实施例样品检测容器)的侧剖面图，SMD4包括单个微腔以及具有60度有效角α的壁。图18B为图18A的SMD4的微腔的特写侧剖面图。图19A至图19D为图15A和图15B的SMD1的微腔的光学显微图。图20A至图20D为图16A和图16B的SMD2的微腔的光学显微图。图21A至图21D为图17A和图17B的SMD3的微腔的光学显微图。图22A至图22D为图18A和图18B的SMD4的微腔的光学显微图。图23A至图23B分别为实施例的SMD3和SMD4容器的微腔内部的细菌的光学显微图。图24A-24J示出了具有根据实施例9测试的各种有效角的容器的侧剖面图。具体实施方式在详细阐释本公开的任何实施方案之前，应当理解，本专利技术的应用不限于以下具体实施方式提及或以下附图示出的组件的具体构造和布置。本专利技术能够有其他实施方案，并且能够通过各种方式实践或进行。还应当理解，本文所用的措辞和术语用于描述目的，而不应被视为限制性的。本文使用的“包括”、“包含”或“具有”及其变型形式意在涵盖其后所列的项及其等同物以及另外的项。除非另外指明或限制，术语“联接”及其变型形式被广义地应用并涵盖直接联接和间接联接。应当理解，在不脱离本公开范围的情况下，可使用其他实施方案并且可进行结构性或逻辑性变更。此外，术语例如“顶部”、“底部”等仅用于在元件彼此相关时描述元件，而不必列举装置的具体取向，以表示或暗示装置的必需或所需取向，或者指定本文所述的专利技术在使用中将如何使用、安装、显示或定位。在需要测试感兴趣分析物的各种样品中，该分析物可以低浓度存在于样品中。例如，水安全测试规程可要求测试装置能够检测100mL水中1个菌落形成单位(cfu)的感兴趣细菌。在合理时间内检测这种低浓度可能很困难甚至是不可能的，更不用说在“快速”时间内，这将在下文中更详细地描述。为了缩短检测时间，在一些情况下，可能需要将样品浓缩到较小体积。也就是说，在一些情况下，为了达到感兴趣分析物的合适浓度以在更短时间内实现分析技术的检测阈值，可能需要将样品浓缩几个数量级。在一些现有的系统和方法中，对于其中分析物浓度(例如细菌浓度)足够高以在离心管基部形成可见的堆积“颗粒”的样品，使用离心法。然后可通过倾析或抽吸移除离心过程中得到的上清液。在倾析和抽吸中均可通过目视检查确定要移除的合适的上清液体积，并且在上清液与颗粒之间的界面处可能发生大量的分析物损失。另外，对于其中感兴趣分析物浓度特别低的样品，在离心过程中，分析物可迁移到离心瓶的基部但可能不会形成可见的颗粒或者可能未紧密堆积。在这种情况下，在倾析或抽吸过程中，分析物可能容易分离，这样会降低感兴趣分析物的整体收集效率，并且可能降低样品测试过程的准确度。因此，在一些现有的系统和方法中，可采用单独的过滤来浓缩低浓度样品。虽然过滤可增加样品中感兴趣分析物的浓度，但从过滤器中回收浓缩样品的过程可能较为困难和/或耗时。例如，在一些情况下，可能需要较大洗脱体积(例如5-100mL)以从过滤器上反冲或洗涤出浓缩的样品，特别是对于可能需要较大直径过滤器的初始体积较大的样品。本公开整体涉及用于检测样品中、具体地液体样品中、更具体地稀释的水样中是否存在感兴趣分析物的系统和方法。此外，本公开整体涉及用于快速检测分析物的系统和方法。在一些实施方案中，对分析物进行选择以检测例如水样中的大肠杆菌(Escherichiacoli)或其他大肠菌(例如，存在与否)。水样中感兴趣微生物(或其他分析物)的检测可能很困难，因为这些微生物的浓度低。由于浓度低，使用现有系统和方法进行检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种样品检测容器，所述样品检测容器适于容纳和浓缩样品以用于检测存在的感兴趣分析物，所述容器包括：被构造成接纳样品的开口端；包括微腔的封闭端，所述微腔包括顶部开口、基部和相对于所述微腔的横剖面垂直的纵向轴线，所述微腔被构造成提供毛细作用力以保留感兴趣样品；和延伸到所述微腔的壁，其中位于所述微腔的所述顶部开口附近的所述壁的至少一部分具有相对于所述微腔的所述纵向轴线以有效角α取向的斜坡，其中所述有效角α大于45度且小于90度，并且其中以所述有效角α取向的、位于所述微腔的所述顶部开口附近的所述壁的至少所述部分具有所述微腔的所述顶部开口的横向尺寸至少5倍的长度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.20 US 61/918,9771.一种样品检测容器，所述样品检测容器适于容纳和浓缩样品以用于检测存在的感兴趣分析物，所述容器包括：被构造成接纳样品的开口端；包括微腔的封闭端，所述微腔包括顶部开口、基部和相对于所述微腔的横剖面垂直的纵向轴线，所述微腔被构造成提供毛细作用力以保留感兴趣样品；和延伸到所述微腔的壁，其中位于所述微腔的所述顶部开口附近的所述壁的至少一部分具有相对于所述微腔的所述纵向轴线以有效角α取向的斜坡，其中所述有效角α大于45度且小于90度，并且其中以所述有效角α取向的、位于所述微腔的所述顶部开口附近的所述壁的至少所述部分具有所述微腔的所述顶部开口的横向尺寸至少5倍的长度。2.根据权利要求1所述的样品检测容器，其中所述纵向轴线穿过所述微腔的所述顶部开口和所述基部。3.根据权利要求1或2所述的样品检测容器，其中所述微腔为单个微腔。4.根据权利要求1或2所述的样品检测容器，其中所述样品检测容器包括不超过10个微腔。5.根据权利要求1或2所述的样品检测容器，其中所述样品检测容器包括不超过5个微腔。6.根据权利要求1或2所述的样品检测容器，其中所述有效角α足以在离心力下在所述微腔中浓缩所述样品，同时在倒置所述样品检测容器时实现所述上清液的充分排出，以将所述样品的浓缩物保留在所述微腔中，而没有过量液体位于由所述微腔的所述顶部开口限定的平面上方。7.根据权利要求1或2所述的样品检测容器，其中所述微腔具有容积，并且其中所述微腔和所述壁被构造成使得所述样品检测容器中的保留浓缩物体积与所述微腔容积之比不大于2。8.根据权利要求1或2所述的样品检测容器，其中所述微腔具有容积，并且其中所述微腔和所述壁被构造成使得所述样品检测容器中的保留浓缩物体积与所述微腔容积之比不大于1.5。9.根据权利要求1或2所述的样品检测容器，其中所述有效角α为至少50度。10.根据权利要求1或2所述的样品检测容器，其中所述有效角α不大于80度。11.根据权利要求1或2所述的样品检测容器，其中所述微腔还包括侧壁，并且其中所述侧壁包括至少10度的拔模角。12.根据权利要求1或2所述的样品检测容器，其中所述样品检测容器由聚烯烃、环状烯烃共聚物、聚碳酸酯、丙烯酸类树脂、聚苯乙烯、或它们的组合中的至少一个形成。13.根据权利要求1或2所述的样品检测容器，其中位于所述微腔的所述顶部开口附近的所述壁的至少所述部分具有至少65度的静态水表面接触角。14.根据权利要求1或2所述的样品检测容器...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·拉亚戈帕尔，K·J·哈尔威森，S·C·多兹，R·库达瓦拉曼桑莫尔西，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US