挥发性有机化合物传送制造技术

下室容纳释放挥发性有机化合物的培养物。传感器在上室内。传送加速器/选择器向传感器传送下室中的挥发性有机化合物。

Transfer of volatile organic compounds

The lower chamber contains a culture for releasing volatile organic compounds. The sensor is in the room. The transport accelerator / selector communicates volatile organic compounds in the lower chamber to sensors.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】挥发性有机化合物传送背景生物医学研究和医学诊断常常涉及细胞培养物的生长，其中监测培养物中的细胞和它们的状态。可以通过分析细胞产生的挥发性有机化合物(细胞的代谢指纹图谱)进行这样的监测。附图简述图1是一种示例性挥发性有机化合物传感系统的示意图。图2是一种示例性挥发性有机化合物传感方法的流程图。图3是另一示例性挥发性有机化合物传感系统的示意图。图4是另一示例性挥发性有机化合物传感系统的示意图。图5是另一示例性挥发性有机化合物传感系统的示意图。图6A是另一示例性挥发性有机化合物传感系统的示意图。图6B是图6A的示例性挥发性有机化合物传感系统的示例性电极对的图。图7是另一示例性挥发性有机化合物传感系统的示意图。图8是另一示例性挥发性有机化合物传感系统的示意图。图9是另一示例性挥发性有机化合物传感系统的示意图。图10是另一示例性挥发性有机化合物传感系统的示意图。图11是另一示例性挥发性有机化合物传感系统的示意图。图12是另一示例性挥发性有机化合物传感系统的示意图。实例的详述生物医学研究和医学诊断常常涉及细胞培养物的生长，其中监测培养物中的细胞和它们的状态。可以通过分析细胞产生的挥发性有机化合物(细胞的代谢指纹图谱)进行这样的监测。遗憾地，由于挥发性有机化合物缓慢传送至传感装置和与传感装置相关的灵敏度问题，挥发性有机化合物的感测通常困难。图1示意性图示说明一种示例性挥发性有机化合物传感系统20。如下所述，挥发性有机化合物传感系统20通过加速挥发性有机化合物传送至传感器而促进细胞的鉴定和它们的状态的监测。系统20包括下室22、上室28、传感器32和传送加速器40。下室22包括要容纳释放挥发性有机化合物44的培养物42的容积。培养物42包含在生长培养基中的各种细胞。生长培养基促进细胞生长，其中该细胞释放挥发性有机化合物44。生长培养基可包含固体如凝胶或液体。培养物42的实例包括但不限于大肠杆菌、绿脓杆菌、肺炎克雷伯菌、金黄色葡萄球菌的培养物。上室28包括垂直位于下室22上方的容积。上室28与下室44通过结构29隔开，所述结构29包括一个或多个开口或被穿孔以允许挥发性有机化合物从下室22传送到上室28和传送到上室28中。在一个实施方案中，结构29包括优选挡板或框架。在另一实施方案中，结构29包括渗透膜。上室28接收培养物42释放的挥发性有机化合物44。上室28包括传感器32。传感器32包括感测传送到上室28和传送到传感器32上或附近的挥发性有机化合物44的一个特征或多个不同特征的装置。在一个实施方案中，传感器32包括表面增强发光(SEL)传感器。在一个实施方案中，传感器32包括表面增强拉曼光谱(SER)传感器。例如，在一个实施方案中，传感器32可包括金属表面或结构，其中被分析物和金属表面之间的相互作用造成拉曼散射辐射的强度提高。这样的金属表面可包括粗糙化金属表面，如周期光栅。在另一实施方案中，这样的金属表面可包含组装的纳米粒子。在一些实施方案中，这样的金属表面可包含金属岛(islands)。在一个实施方案中，这样的金属岛包含柔性柱状支撑物，如柱、针、指状物(fingers)、粒子或线。在一些实施方案中，柔性柱状结构可包括金属盖或头，可将被分析物沉积在其上。在一些实施方案中，这样的柱状结构的形成材料和/或尺寸能够响应施加的电场朝向和远离彼此弯曲或挠曲。在一些实施方案中，SERS结构可移动和自启动(self-actuating)，其中这样的柱状结构响应微毛细管力朝彼此弯曲或挠曲以自组织，其中这样的弯曲促进结构之间的紧密间距以实现更大的散射辐射强度。在另一些实施方案中，传感器32可包括其它形式的传感器，如气相色谱传感器、质谱传感器和离子-分子反应质谱传感器和/或比色传感器。传送加速器40包括用于将培养物42释放的挥发性有机化合物44以加速速率从下室22向上室28和传感器32驱动的装置。由于加速挥发性有机化合物44传送至上室28和传感器32，可以更快速鉴定挥发性有机化合物44的特征。增强的挥发性有机化合物向传感器32的传送进一步增强传感器20的效率和生产率。在利用系统20鉴定挥发性有机化合物44中的病原体的应用中，20有利于更快检测或鉴定病原体从而可以更快开始靶向抗生素治疗以增强治疗。传送加速器40可具有各种构造。如下所述，在一个实施方案中，传送加速器40可产生加速挥发性有机化合物44传送至上室28和传感器32的电场。在一个实施方案中，该电场直接将挥发性有机化合物44离子化(如通过电晕放电)并经由气相电泳将挥发性有机化合物44传送至上室28和传感器32的表面。在另一实施方案中，该电场利用电喷雾现象生成含有细胞代谢物的溶液的液滴，其中将该代谢物带向传感器表面。在另一实施方案中，附加地或替代地，传送加速器40通过在下室和上室之间形成热梯度加速挥发性有机化合物44传送至上室28和传感器32。例如，在一个实施方案中，传送加速器40可在培养物42与传感器32和上室28附近的区域之间形成热梯度。通过加热培养物42和使传感器32或上室28的部分保持在更冷更低的温度，传送加速器40在培养物42上方生成从培养物42向上室28和传感器32的浮力气流。该温度梯度还可能由于扩散系数随温度的变化而引发由温度梯度中的粒子或分子的运动造成的热泳。这样的热泳也可将挥发性有机化合物44带向传感器32以加速挥发性有机化合物44和被分析物向传感器32传送以加快系统20的运行，加快诊断时间。如图1中的虚线所示，在一些实施方案中，系统20可另外包括控制器50。控制器50包括处理单元以控制传送加速器40的运行。在一些实施方案中，控制器50接收电能并向传送加速器40选择性供应电荷。对本申请而言，术语“处理单元”应该是指目前开发或未来开发的执行存储器中所含的指令序列的处理单元。指令序列的执行使该处理单元实施如生成控制信号之类的步骤。指令可以从只读存储器(ROM)、大容量存储器或一些其它永久存储加载在随机存取存储器(RAM)中以供处理单元执行。在另一些实施方案中，可以代替软件指令或与软件指令组合使用硬连线电路以执行所述功能。例如，控制器50可以具体体现为一个或多个专用集成电路(ASIC)的一部分。除非另行明确指明，该控制器不限于硬件电路和软件的任何特定组合，也不限于通过处理单元执行的指令的任何特定来源。在系统20配有控制器50的实施方案中，控制器50可接收指示挥发性有机化合物44的一个或多个特征的来自传感器32的信号。基于这样的特征，控制器50可生成调节传送加速器40的运行的控制信号以调节挥发性有机化合物44传送至上室28和传感器32的速率。例如，控制器50可通过调节电场的强度和/或热梯度的幅度调节挥发性有机化合物44传送至上室28的速率。在一个这样的实施方案中，控制器50可利用这样的闭环反馈确定最有效增强有机化合物44向上室28和传感器32的加速的传送加速器40的那些运行参数。图2是用于感测细胞培养物，如细胞培养物42的一个或多个特征的示例性方法100的流程图。如方框104所示，在下室中提供培养物，如培养物42。培养物42释放挥发性有机化合物，如挥发性有机化合物44。如方框108所示，加速挥发性有机化合物44传送至位于下室22上方的上室中的传感器，如传感器3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，其包括：容纳释放挥发性有机化合物的培养物的下室；上室；在上室内的传感器；加速下室中的挥发性有机化合物向传感器传送的传送加速器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，其包括：容纳释放挥发性有机化合物的培养物的下室；上室；在上室内的传感器；加速下室中的挥发性有机化合物向传感器传送的传送加速器。2.权利要求1的装置，其中所述传送加速器包括：位于下室内以在培养物上方延伸的第一电极；和邻近传感器的第二电极，其中第一电极和第二电极协作以形成加速挥发性有机化合物向传感器传送的电场。3.权利要求2的装置，其中第一电极是沿下室垂直延伸的一系列第一电极之一。4.权利要求1的装置，其中所述传送加速器包括：位于下室内以在培养物的表面下方延伸的第一电极管；位于培养物的表面上方并具有在第一电极管上方的孔的第二电极，第一电极管和第二电极协作以形成电场以形成喷雾。5.权利要求1的装置，其中所述传送加速器包括：邻近培养物的第一温度控制元件；和邻近传感器的第二温度控制元件。6.权利要求1的装置，其进一步包括在下室和上室之间延伸的渗透膜，其中所述渗透膜包含反应性元素以将挥发性有机化合物转化成不同的化合物。7.权利要求1的装置，其进一步包括在下室和上室之间延伸的气体选择性渗透膜。8.权利要求1的装置，其进一步包括泵以基于来自传感器的信号将培养物生长培养基选择性泵入下室。9.权利要求1的装置，其进一步包括泵以基于来自传感器的信号将气体选择性泵入上室。10.权利要求1的装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·什科尔尼科夫，A·罗加奇，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国,US