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CN110987814B - 一种样品测试卡及其加样方法 - Google Patents

一种样品测试卡及其加样方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种样品测试卡及其加样方法，涉及微生物检测技术领域。本发明包括按阵列排布的反应池，反应池由流道网络连接在一起，由统一的吸入口对反应池进行样品填充。样品填充通过真空负压完成，填充时先填入液体样品，然后填入空气或其它惰性气体、或非相溶性液体，反应池内形成按比例的液体样品量和空气量。本发明控制填充液体样品不填充满反应池，反应池内有充分的空气空间，使反应池之间相互独立，避免污染，使得相同尺寸的测试卡上可以布局更多的反应池；并且为在封闭状态下反应池内生物样品的生长提供所必须的空气量；本发明反应池内具有薄层观测层，便于显微观测时获得较好效果的显微图像，并引入仪器可以实现的显微观测新方法。

Description

一种样品测试卡及其加样方法
技术领域
本发明属于微生物检测技术领域，特别是涉及一种样品测试卡及其加样方法。
背景技术
样品测试卡已经被法国梅里埃公司用于采用光学强度原理检测的自动化仪器中，例如美国专利第5609828号描述的测试卡；另外中国专利《改进的样品测试卡》，公开号为CN103154744B。
专利第5609828号采用的通过增加反应池对反应池之间的流道距离而减少池间污染的可能性；最新专利CN103154744B对前专利提出改进新方法，引入与流通网络相连的流动储器和溢流储器，溢流储器可吸去流道和流动储器中的液体样品，使流动储器和流道中被空气填充，由此作为空气屏障或气闸作用，防止池对池的污染；由于池间流道大大缩短，在相同大小的测试卡上可以布置更多的反应池，从而满足对反应池总数有更多需求的需要，综合现有技术及专利，其重点特征在于：必须填满样品的反应池，通过增加池间的流道距离而减少池间污染；或用溢流储器填充空气，通过空气屏障或气闸作用，防止池对池的污染；并采用能够透过氧气的透明胶带密封反应池，保证充满样品液的反应池内的微生物生长。
综合现状，现有产品和发明存在如下不足之处：测试卡采用透射检测，专利要求加样时反应池必须填满，防止气泡存在造成检测不稳定性。为使反应池内微生物生长，要求透明密封带必须具有透气性，从而增加了实用产品的工艺难度；另外，反应池在充满的情况下，池内微生物生长产生的代谢气体引起池内压力的变化，池内的液体样品可能会压回到非常小的流动储器内，使池间液体重新连到一起，产生更快的池间污染，现有发明专利CN103154744B存在缺陷，至今没有在产品中采用；再者，真空负压填充加样，在高原地区不能达到把反应池充满的要求，所以现有法国梅里埃公司产品明确限制适用的海拔高度；另外，微生物检测时间过长也一直是制约推广应用的难题，临床迫切需要检测速度的提高。
本发明提出新颖的设计思想：采用反应池不充满液体样品，反应池中的空气将每个反应池隔离，使每个反应池完全独立，彻底解决池与池之间的污染；另外，反应池内存有的空气，提供微生物生长过程中需要的氧气，密封膜不需要具有透气特性；再者，液体样品的加样不受环境大气压限制，产品可适用于所有海拔高度的地区。本发明特别设有薄层显微观测区用于显微成像，实现快速检测，为该领域引入新的检测方法。
本发明相对现有技术具有工艺简单，性能可靠，实用性强，集成度高，成本低等优点，尤其通过采用显微观测和图像处理技术，可以实现临床快速药物敏感性分析，实现从现有的宏观浊度分析向微观形态分析的方法学的变革，在提高检测速度方面具有质的突破，本发明在微生物加样和检测领域均具有新颖性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种样品测试卡及其加样方法，通过加样时由统一的样品吸入口对反应池进行液体样品填充，样品填充通过真空负压方法，先填充液体样品，然后填充空气或其它惰性气体，或非水溶性溶剂，反应池内形成满足一定比例的液体样品量和空气量。本发明所述完成加样后的状态是：液体样品不填满反应池，反应池内有充分的空气空间，使反应池之间相互独立，避免污染，并且为在封闭状态下反应池内生物样品的生长提供所必须的空气量。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种样品测试卡，所述样品测试卡为平板状结构，所述样品测试卡内部密封布局有多个样品反应池、一个流体引入口和流体流道网络，所述流体流道网络将流体引入口和样品反应池相连通；所述样品测试卡的样品反应池内部设置有透明块；所述透明块将样品反应池分为存储腔和观测腔。
进一步地，所述样品测试卡和透明块均为透明材料或者透明膜材料。
进一步地，所述样品反应池由存储腔和观测腔组成；所述观测腔为薄层结构,观测腔薄层垂直方向上透明，用于显微观察。
一种样品测试卡的加样方法，液体测试样品不完全充满反应池，反应池的上部和流道网络内是气体，实现反应池内液体测试样品量和气体体积之间的比例关系；包括如下步骤：
SS01、提供液体测试样品和样品测试卡；
SS02、在样品测试卡上的流体引入口内插入细吸管，细吸管的另一端连接到试管中的液体测试样品中；再将样品测试卡、液体测试样品、试管，以及用于摆放的托架均密封在加样室内进行抽真空，使得样品测试卡中的各个样品反应池、流道网络内和细管内的空气经过液体测试样品排出，真空室达到一定的真空度；
SS03、抽真空达到一定的真空度后，然后向真空室缓慢放入空气，使得试管中的液体测试样品通过细吸管吸入流道，然后达到样品反应池内，对样品反应池填充液体测试样品；放入空气的过程中，真空度达到设定要求，使样品反应池完成了液体测试样品的部分填充，然后将细吸管与试管中的液体测试样品分离；
SS04、再继续向真空室进行放气，直至真空室内气压与大气压一致；此时把停留在流道网络的液体测试样品继续流入样品反应池后，再流入网络内和反应池的便是空气。
进一步地，所述SS03中的真空室进行一定程度的放气，控制真空室进行放气中的真空度，使得液体测试样品缓慢流入样品反应池，且样品反应池内填充的样品体积达到在整个反应池内占有的比例要求。
进一步地，所述SS03中将细吸管与试管中的液体测试样品分离之后，还可以将细吸管插入另一个试管中的比重小于水的非水溶性的溶剂中。所述SS04中的流道网络内和反应池的上部最后便是溶剂。
进一步地，当应用于厌氧微生物测试时，可以将SS03和SS04中的真空室内均放入惰性气体或不含氧气的混合气体。
进一步地，提供液体测试样品量的总体积小于所有反应池的总体积，按上述的真空负压加样方法，首先液体测试样品填入测试卡，当液体测试样品使用完后，填充到测试卡中的便是空气，直到加样结束。实现流道网络内和反应池的上部是空气填充，使反应池内填充的样品体积达到在整个反应池内占有的比例要求。
本发明为一种样品测试卡，样品测试卡大体上矩形的形状，样品反应池被排列成水平行和竖直列，主流道和支流道构成流道网络，将每个样品反应池连接在一起，并与流体引入口相连接；生物样品可以来自患者的直接样品，或经其他方式处理的样品溶液；样品测试卡水平放置状态下使用。
其中，样品测试卡包括用于将液体测试样品从引入口经由主流通道和支流通道最后到达每一个样品反应池。
其中，测试卡优选地采用装配的方式将主体卡和覆盖板生成完整的卡，保证反应池和流通网络处于密封状态，另外，为确保密封的可靠性，反应池集群周围外加环形密封槽。
其中，主体卡上优选地阵列有圆柱形凹腔，即样品反应池，一表面分布主流道槽和支流道槽一起构成流道槽网络，连接到每一个反应池凹腔和一侧面的圆锥状加样孔，另外有一环形凸条。
其中，覆盖板上优选地阵列有圆柱形凸柱，一平面上分布有凸条状网络，另外有一环形凹槽。
其中，主体卡和覆盖板结构形状有对应关系：主体卡上的反应池凹槽与覆盖板上的凸柱相对应，凹槽网络与凸条网络相对应，环形凸条与环形凹槽相对应。主体卡和覆盖板按照对应位置压合成测试卡，反应池口边沿和流道通过凸、凹部分压入后的紧密配合，形成密封的反应池、密封的流道和密封的环形圈。
本发明采用压合方法完成测试卡的装配，工艺方法简单，为进一步确保反应池及流道整体的密封性能，可以采用对环形密封圈粘胶后压合的方法。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过加样时由统一的样品吸入口对反应池进行液体样品填充，样品填充通过真空负压方法，先填充液体样品，然后填充空气或其它惰性气体，或非水溶性液体，反应池内形成满足一定比例的液体样品量和空气量。本发明所述完成加样后的状态是：液体样品不填满反应池，反应池内有充分的空气空间，使反应池之间相互独立，避免污染，并且为在封闭状态下反应池内生物样品的生长提供所必须的空气。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的实施例一中的一种样品测试卡的结构俯视图；
图2为本发明的实施例一中的一种样品测试卡的爆炸截面示意图；
图3为本发明的实施例一中的一种样品测试卡的截面示意图；
图4为本发明的实施例一中的样品反应池的截面示意图；
图5为本发明的实施例二中的一种样品测试卡的爆炸结构示意图；
图6为本发明的实施例二中的一种样品测试卡的结构俯视图；
图7为本发明的实施例二中的一种样品测试卡的截面示意图；
图8为本发明的实施例二中的样品反应池的截面示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-样品测试卡，2-样品反应池，3-流体引入口，4-流体流道网络，5-透明块，6-存储腔，7-观测腔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1-4所示，本发明为一种样品测试卡，样品测试卡1为平板状结构，样品测试卡1内部密封布局有多个样品反应池2、一个流体引入口3和流体流道网络4，流体流道网络4将流体引入口3和样品反应池2相连通；样品测试卡1的样品反应池2内部设置有透明块5；透明块5将样品反应池2分为存储腔6和观测腔7；
存储腔6和观测腔7相连通，观测腔7在反应池的中心，观测腔7为0.1-0.5MM的薄层，保证较好的显微成像效果；样品测试卡1中的上盖板的透明块5起到导光作用；采用显微观测时，观测层的垂直方向上的构成物应保证较好的透明度。
优选地，样品测试卡1和透明块5均为透明材料或者透明膜材料。
优选地，样品反应池2由存储腔6和观测腔7组成；观测腔7为薄层结构,观测腔薄层垂直方向上透明，用于显微观察。
一种样品测试卡的加样方法，液体测试样品不完全充满反应池，反应池的上部和流道网络内是气体，实现反应池内液体测试样品量和气体体积之间的比例关系；包括如下步骤：
SS01、提供液体测试样品和样品测试卡；
SS02、在样品测试卡上的流体引入口内插入细吸管，细吸管的另一端连接到试管中的液体测试样品中；再将样品测试卡、液体测试样品、试管，以及用于摆放的托架均密封在加样室内进行抽真空，使得样品测试卡中的各个样品反应池、流道网络内和细管内的空气经过液体测试样品排出，真空室达到一定的真空度；
SS03、抽真空达到一定的真空度后，然后向真空室缓慢放入空气，使得试管中的液体测试样品通过细吸管吸入流道，然后达到样品反应池内，对样品反应池填充液体测试样品；放入空气的过程中，真空度达到设定要求，使样品反应池完成了液体测试样品的部分填充，然后将细吸管与试管中的液体测试样品分离；
SS04、再继续向真空室进行放气，直至真空室内气压与大气压一致；此时把停留在流道网络的液体测试样品继续流入样品反应池后，再流入网络内和反应池的便是空气。
优选地，SS03中的真空室进行一定程度的放气，控制真空室进行放气中的真空度，使得液体测试样品缓慢流入样品反应池，且样品反应池内填充的样品体积达到在整个反应池内占有的比例要求。
优选地，SS03中将细吸管与试管中的液体测试样品中分离之后，还可以将细吸管插入另一个试管中的比重小于水的非水溶性的溶剂中。SS04中的流道网络内和反应池的上部最后便是溶剂。
优选地，当应用于厌氧微生物测试时，可以将SS03和SS04中的真空室内均放入惰性气体或不含氧气的混合气体。
优选地，提供液体测试样品量的总体积小于所有反应池的总体积，按上述的真空负压加样方法，首先液体测试样品填入测试卡，当液体测试样品使用完后，填充到测试卡中的便是空气，直到加样结束。实现流道网络内和反应池的上部是空气填充，使反应池内填充的样品体积达到在整个反应池内占有的比例要求。
本发明测试卡的加样：测试卡样品为液体，测试卡吸入口插入细吸管，吸管的另一端放入装有液体样品的试管或容器中，测试卡平放，三者在真空腔中，抽真空到压力为0.7-0.9PISA，真空腔以及测试卡内部的反应池和流道等空腔处均为真空负压状态，然后向真空腔内放空气，此时液体样品从插入试管中的端口吸入吸管，经吸入口，卡的主流道，支流道，最后到达反应池。当反应池的加样量达到要求量的时候，将吸管的吸入口离开试管中的液体样品或将吸管从测试卡的吸入口拔掉，继续向真空腔放入空气，此时空气进入测试卡的吸入口，主流道，支流道，最后到达反应池，随着不断缓慢地放气，空气被继续填充到反应池，直到真空腔释放为大气压，整个加样过程结束。反应池内加入样品量的控制，通过检测真空腔内的压力实现，另外通过控制放气的速度，保证每个反应池内加样量的一致性。
其中，加样过程中后段填充的空气使主流道，支流道和反应池的上半部均为空气，达到把每一个反应池完全隔离的目的。这种采用反应池不填充满液体样品的方法，具有更好的隔离效果，更可靠，更方便地避免池间污染。另外，流道可以足够短，反应池布局更紧凑，相对于现有技术的相同尺寸的测试卡，可以布局更多数量的反应池的，满足测试的需求。
其中，如果是厌氧生物样品，加样时抽真空后释放进去的气体使用惰性气体或不含氧气的混合气体，保证微生物在无氧状态下生长。测试卡优选地用于抗生素药物敏感性试验时，反应池内附着有含有抗生素的粉剂，并且可控地处在反应池的底部，提高了底部的亲水性，测试卡加样时液体样品首先可靠地到达并填充到底部，使观测区处无气泡。
其中，当另一种控制测试卡反应池加样量的方法时：根据测试卡要求的反应池内液体样品体积和空气体积的比例关系，计算出所有反应池需要的样品总量，加样时准确提供等量的液体样品总量；同样方法下操作加样，在保证细吸管一端插入到液体样品试管底部的情况下，加样时先吸入液体样品；当所有液体样品吸完后，真空腔仍然有一定的负压，随后继续缓慢填充空气，直到真空腔释放为大气压，整个加样过程结束，使反应池内液体样品体积和气体体积达到预定比例关系，实现反应池之间的隔离效果。
其中，本发明测试卡使用时，在样品加样完成后，封闭测试卡上的引入口，防止样品外流造成生物污染。
其中，测试卡在加样过程中和在仪器内的检测过程中均保持水平状态。
本发明测试卡尤其用于显微观测的快速药物敏感性试验中。
本发明测试卡的生产工艺流程：本发明的测试卡是用于完成生物样品检测的载体，反应池内附着不同的干粉试剂，干粉试剂的附着过程是测试卡的主要生产流程。首先向主体卡的凹槽内加入所需要的液体试剂，然后对主体卡凹槽内的液体试剂进行蒸发、冻干或其他手段干燥，使所需的不同试剂附着在反应池内。干燥好后的主体卡与覆盖板压合在一起，完成测试卡的主要生产。测试卡使用时，液体样品将反应池内的干粉试剂溶解。
实施例二
请参阅图5-8所示，本发明为一种样品测试卡，样品测试卡1为平板状结构，样品测试卡1内部密封布局有多个样品反应池2、一个流体引入口3和流体流道网络4，流体流道网络4将流体引入口3和样品反应池2相连通；样品测试卡1的样品反应池2内部设置有透明块5；透明块5将样品反应池2分为存储腔6和观测腔7；
存储腔6和观测腔7相连通，观测腔7在反应池的侧边，观测腔7为0.1-0.5MM的薄层，保证较好的显微成像效果；样品测试卡1中的上盖板的透明块5起到导光作用；采用显微观测时，观测层的垂直方向上的构成物应保证较好的透明度。
优选地，样品测试卡1和透明块5均为透明材料或者透明膜材料。
优选地，样品反应池2由存储腔6和观测腔7组成；观测腔7为薄层结构,观测腔薄层垂直方向上透明，用于显微观察。
其中，主体卡1界定的上表面和的下表面，多个样品反应池2被分布在上表面和下表面之间，主流道和分支流道构成流道网络布置在上表面并连于每一个样品反应池2和流体引入口3；
其中，下盖板2为平板形状，上表面分布凹槽，凹槽与主体卡内的反应池相对应；主体卡1的下表面与下盖板的上表面粘合，反应池和下表面的凹槽形成底部封闭的反应池和薄层观测区；观测区的厚度由对应部分的间隙形成，优选地厚度为0.1-0.5MM，用于显微镜观测微生物，引入图像处理方法，尤其实现对抗生素试验效果的快速判别，观测区薄层垂直方向上测试卡的所有组成部分均为透明，用于显微观测光路的光线通过。
测试卡的组合：主体卡1下表面粘合下盖板的上表面，主体卡1的上表面粘贴透明密封膜，形成密封的流道网络和密封的反应池。
本发明测试卡的生产工艺流程：首先将主体卡1和下盖板粘贴在一起，形成上方开口的反应池，然后向反应池内加入所需要的试剂，通过蒸发、冻干或其他手段干燥，使干粉试剂附着在反应池表面上，然后在测试卡的上表面贴上密封膜，完成测试卡的主要生产。使用时，液体样品将反应池内的干粉试剂溶解。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种样品测试卡的加样方法，其中样品测试卡(1)为平板状结构，所述样品测试卡(1)内部密封布局有多个样品反应池(2)、一个流体引入口(3)和流体流道网络(4)，所述流体流道网络(4)将流体引入口(3)和样品反应池(2)相连通；所述样品测试卡(1)的样品反应池(2)内部设置有透明块(5)，所述透明块(5)将样品反应池(2)分为存储腔(6)和观测腔(7)；所述样品测试卡(1)和透明块(5)均为透明材料；所述样品反应池(2)由存储腔(6)和观测腔(7)组成；所述观测腔(7)为薄层结构,观测腔薄层垂直方向上透明，用于显微观察；
其特征在于：液体测试样品不完全充满反应池，反应池的上部和流道网络内是气体，实现反应池内液体测试样品量和气体体积之间的比例关系；包括如下步骤：
SS01、提供液体测试样品和样品测试卡；
SS02、在样品测试卡上的流体引入口内插入细吸管，细吸管的另一端连接到试管中的液体测试样品中；再将样品测试卡、液体测试样品、试管，以及用于摆放的托架均密封在加样室内进行抽真空，使得样品测试卡中的各个样品反应池、流道网络内和细管内的空气经过液体测试样品排出，真空室达到一定的真空度；
SS03、抽真空达到一定的真空度后，然后向真空室缓慢放入空气，使得试管中的液体测试样品通过细吸管吸入流道，然后达到样品反应池内，对样品反应池填充液体测试样品；放入空气的过程中，真空度达到设定要求，使样品反应池完成了液体测试样品的部分填充，然后将细吸管与试管中的液体测试样品分离；
SS04、再继续向真空室进行放气，直至真空室内气压与大气压一致；此时把停留在流道网络的液体测试样品继续流入样品反应池后，再流入流道网络内和反应池的便是空气。
2.根据权利要求1所述的一种样品测试卡的加样方法，其特征在于，所述SS03中的真空室进行一定程度的放气，控制真空室进行放气中的真空度，使得液体测试样品缓慢流入样品反应池，且样品反应池内填充的样品体积达到在整个反应池内占有的比例要求。
3.根据权利要求1所述的一种样品测试卡的加样方法，其特征在于，所述SS03中将细吸管与试管中的液体测试样品分离之后，将细吸管插入另一个试管中的比重小于水的非水溶性的溶剂中；所述SS04中的流道网络内和反应池的上部最后便是溶剂。
4.根据权利要求1所述的一种样品测试卡的加样方法，其特征在于，当应用于厌氧微生物测试时，将SS03和SS04中的真空室内均放入惰性气体或不含氧气的混合气体。
5.根据权利要求1所述的一种样品测试卡的加样方法，其特征在于，提供液体测试样品量的总体积小于所有反应池的总体积，首先液体测试样品填入测试卡，当液体测试样品使用完后，填充到测试卡中的便是空气，直到加样结束；实现流道网络内和反应池的上部是空气填充，使反应池内填充的样品体积达到在整个反应池内占有的比例要求。
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