本申請(qǐng)是弗洛雷森特里克公司2013年6月28日申請(qǐng)的發(fā)明名稱為“化學(xué)指示劑裝置”、申請(qǐng)?zhí)枮?01380043564.7(國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮閜ct/us2013/048750)的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2012年6月28日在美國(guó)專利商標(biāo)局提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61665584號(hào)，該臨時(shí)申請(qǐng)整體通過引用包含于此，包括但不限于后面具體出現(xiàn)的那些部分。通過引用所作出的包含有如下例外：在上面引用的申請(qǐng)的任何部分與本申請(qǐng)不一致的情況中，本申請(qǐng)優(yōu)先于所述上面引用的申請(qǐng)。

本發(fā)明總體上涉及一種側(cè)視的化學(xué)指示劑裝置。更具體地說，但不一定是全部，本發(fā)明涉及一種裝置，用于提供簡(jiǎn)單、便攜、低成本的、用于檢測(cè)化學(xué)指示劑在反應(yīng)容器中的存在的裝置。

背景技術(shù)：

長(zhǎng)久以來，通過用各種波長(zhǎng)的電磁輻射照射所研究的化學(xué)化合物得到的讀取來輔助科學(xué)處理。例如，在dna擴(kuò)增領(lǐng)域，各種熒光染料和熒光探針被利用來確定感興趣的dna序列是否擴(kuò)增了。根據(jù)熒光染料或熒光探針的類型，通過將研究中的熒光染料或熒光探針暴露于合適的電磁輻射并通過帶顏色的濾光器查看所產(chǎn)生的熒光，就能揭示出熒光。

這是在分析pcr擴(kuò)增產(chǎn)物中使用的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。pcr擴(kuò)增一般是在微型測(cè)試管中進(jìn)行的。因?yàn)閜cr可能要數(shù)小時(shí)進(jìn)行，所以，批量地同時(shí)進(jìn)行多個(gè)pcr反應(yīng)，一般來說是最有效的，并因此是優(yōu)選的。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，在一組測(cè)試管中同時(shí)進(jìn)行多個(gè)反應(yīng)。由于pcr裝置的空間要求，所以，成批的測(cè)試管最普遍地是排列成方形或圓形構(gòu)型。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在傳統(tǒng)pcr熱循環(huán)試驗(yàn)中使用的方形或圓形構(gòu)型的測(cè)試管要求，任何可視熒光檢測(cè)要利用通常設(shè)置在測(cè)試管下方的光源通過從上方觀看測(cè)試管來進(jìn)行，反之亦然。這對(duì)于檢測(cè)熒光來說是不太理想的布置，因?yàn)閺南路絹淼墓鈺?huì)使觀看者的眼睛炫目。這會(huì)沖掉大量熒光，造成熒光的差異難以被檢測(cè)出來。從與光照射測(cè)試管的方向大約垂直的角度觀看測(cè)試管時(shí)，視覺檢測(cè)會(huì)更好地進(jìn)行。然而，按傳統(tǒng)方形或圓形構(gòu)型排列的測(cè)試管使得難以從側(cè)面觀看(即便不是不可能)，這是由于從觀看者的視角來看，最接近觀看者的測(cè)試管會(huì)擋住更遠(yuǎn)些的測(cè)試管的事實(shí)。

利用更新、更快的方法擴(kuò)增dna，就不必大批量進(jìn)行擴(kuò)增。利用更新的擴(kuò)增方法，能夠以具有成本效益的方式對(duì)小批量dna進(jìn)行擴(kuò)增。這允許測(cè)試管按排排列或按幾個(gè)交叉排排列。而這又允許能夠從側(cè)面觀看測(cè)試管，或者從與照射方向大約垂直的角度觀看測(cè)試管。

于是，下面的說明書公開了人眼可讀的用于定性和定量檢測(cè)的化學(xué)和生化檢測(cè)器。

該檢測(cè)器提供對(duì)熒光、磷光、冷光、電化學(xué)或比色結(jié)果的定性和定量檢測(cè)。該裝置還適合于多種顯色反應(yīng)，包括雙重、三重以及更高量級(jí)的多重反應(yīng)。在一個(gè)用于熒光讀取的例子中，該裝置可被構(gòu)造為使用報(bào)告染料匹配的激勵(lì)源(一個(gè)或多個(gè))和發(fā)射匹配結(jié)果(一個(gè)或多個(gè))濾光，使用報(bào)告染料匹配的多個(gè)激勵(lì)源和發(fā)射匹配的多個(gè)結(jié)果濾光的反應(yīng)。

該檢測(cè)器被設(shè)計(jì)為能夠適應(yīng)于現(xiàn)有測(cè)試所要求的任何形式的化學(xué)或生化讀取。該系統(tǒng)的靈活性在該裝置的兩個(gè)設(shè)計(jì)特征：1)基于用戶的化學(xué)和生化檢測(cè)是大量的，因?yàn)樵撗b置能容易地適應(yīng)任何所期望的照射源，并與任何所期望的濾光方法相結(jié)合。照射選擇和指示劑濾光的組合，使得熒光、磷光、冷光或比色指示劑的多種可能組合可構(gòu)造在該檢測(cè)器中。

該裝置使得寬范圍的可能波長(zhǎng)的光能夠結(jié)合熒光團(tuán)和該裝置上、觀看者上(眼鏡)或該裝置和觀看者兩者上的檢測(cè)濾光使用。

本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中提出來，這些特征和優(yōu)點(diǎn)部分會(huì)從該描述中變得清楚，或者無需過度試驗(yàn)就可以從本發(fā)明的實(shí)踐中學(xué)習(xí)到。借助于在權(quán)利要求書中特別指出的儀器和組合，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)可以被實(shí)現(xiàn)并獲得。

附圖說明

本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，通過思考下面結(jié)合附圖給出的詳細(xì)描述，將變得清楚。在附圖中，

圖1是該裝置的透視圖；

圖2是該裝置的分解圖；

圖3是該裝置的部分切除的視圖；

圖4是容納熱單元的該裝置的另一實(shí)施例的部分切除的視圖；

圖5是具有各排支架的該裝置的另一實(shí)施例的俯視圖；

圖6是具有可旋轉(zhuǎn)窗的該裝置的另一實(shí)施例的側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

為了促進(jìn)對(duì)根據(jù)本發(fā)明原理的理解，現(xiàn)將參照?qǐng)D中示出的實(shí)施例，并使用具體的語言來描述這些實(shí)施例。然而，要理解的是，本發(fā)明范圍并不因此要受到任何的限制。對(duì)這里闡釋的發(fā)明特征的任何改變和進(jìn)一步變型，以及對(duì)這里闡釋的本發(fā)明原理的任何其他應(yīng)用(這些情況對(duì)于掌握了本發(fā)明的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言一般都會(huì)發(fā)生)，都應(yīng)被認(rèn)為是在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。

在本發(fā)明公開和描述之前，應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于這里所公開的具體構(gòu)造、工藝步驟和材料，因?yàn)檫@些構(gòu)造、工藝步驟和材料在某種程度上可以改變。還應(yīng)該理解，這里所采用的術(shù)語僅僅是用于描述具體實(shí)施例的目的，并不是要具有限制性，因?yàn)楸景l(fā)明的范圍將僅僅由權(quán)利要求及其等同物限制。

這里引用來描述本發(fā)明背景并提供有關(guān)其實(shí)踐的額外細(xì)節(jié)的任何出版物和其他參考資料，通過引用整體包含于此，以下情形除外：在所述參考資料的任意部分與本申請(qǐng)不一致的情況中，本申請(qǐng)優(yōu)先于所述參考資料。這里所討論的參考資料被提供只是為了其在本申請(qǐng)的申請(qǐng)日之前的公開內(nèi)容。其中的任何內(nèi)容都不應(yīng)解釋為這樣的暗示或承認(rèn)：發(fā)明人由于在先公開而不能比這種公開早，或者不能將本發(fā)明區(qū)別于參考資料中所公開的主題。

必須注意：在本說明書和權(quán)利要求書中，單數(shù)形式包括多個(gè)指稱對(duì)象，除非上下文清楚地另有說明。

在描述并且要求保護(hù)本發(fā)明時(shí)，將會(huì)根據(jù)下面提出的定義來使用下面的術(shù)語。

本發(fā)明中使用的術(shù)語“包括”、“包含”、“含有”、“特征在于”及其語法上的等同表述是包容性的或開放式的術(shù)語，不排除額外的、未提及的特征或方法步驟。

本發(fā)明中使用的短語“由……構(gòu)成”及其語法等同表述，排除沒有在該權(quán)利要求中指明的任何特征、步驟或成分。

本發(fā)明中使用的短語“基本由……構(gòu)成”及其語法等同表述，將一個(gè)權(quán)利要求的范圍限制到指明的材料或步驟，以及不會(huì)實(shí)質(zhì)性影響所要求保護(hù)的發(fā)明的基本的、新穎的一個(gè)(或多個(gè))特征的那些材料或步驟。

本發(fā)明中使用的術(shù)語“近”，應(yīng)廣義地指最近部分的概念。

本發(fā)明中使用的術(shù)語“遠(yuǎn)”，應(yīng)一般性地指“近”的相反，并因此指的是更遠(yuǎn)的部分，或最遠(yuǎn)的部分，具體取決于上下文。

本發(fā)明中使用的短語“沿著至少部分從近到遠(yuǎn)的方向”，應(yīng)一般性地指方向的二維概念，其中，“從近到遠(yuǎn)”的方向限定了一個(gè)方向或維度。一個(gè)物件相對(duì)于“從近到遠(yuǎn)”的方向沿著非平行反向延伸，也就是說，相對(duì)于“從近到遠(yuǎn)”的方向不是直角，因此涉及到兩個(gè)方向分量，一個(gè)方向分量是沿著“從近到遠(yuǎn)”的方向，另一個(gè)方向分量是正交于“從近到遠(yuǎn)”的方向。

圖1繪出的是便攜式手持電池操作裝置10，用于觀察化學(xué)指示劑的視覺信號(hào)。如圖1所繪，該裝置包括本體14。在一個(gè)實(shí)施例中，本體14的大小和形狀被確定為便于把持在個(gè)體用戶的手中。本體14包括打開/關(guān)閉開關(guān)18，該開關(guān)18啟動(dòng)裝置10的照射特征(未示出)。裝置10還包括防護(hù)罩20。防護(hù)罩20可移除地附接到本體14。可移除的防護(hù)罩20包括開孔22。這個(gè)開孔22的大小和形狀被確定為接收窗26。該窗26可以用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的玻璃、塑料、云母、任何聚合物或其他合成材料構(gòu)成。窗26既可以是透明的，也可以是不透明的。窗可以是帶顏色的。在所繪實(shí)施例中，窗26被永久性固定到防護(hù)罩20。防護(hù)罩20能夠從本體14移除。在這個(gè)實(shí)施例中，可以使用多個(gè)防護(hù)罩20，其中，每一個(gè)防護(hù)罩20都具有不同顏色的窗26。這個(gè)實(shí)施例允許用戶通過將不同的防護(hù)罩20附接到本體14上而用不同的顏色對(duì)窗26進(jìn)行替換。雖然在圖1所繪實(shí)施例中的電源是電池，但是，電源可以是來自傳統(tǒng)墻壁插座的交流電、太陽能板或者本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其他電源。

在另一個(gè)實(shí)施例中，防護(hù)罩20被永久性地固定到本體10。在這個(gè)實(shí)施例中，窗26可移除地附接到防護(hù)罩20。這樣允許用戶通過移除當(dāng)前就位的窗26并替換以所期望顏色的窗26而使用不同顏色的窗26。

圖2繪出了裝置10的分解示意圖。本體14包括至少一個(gè)測(cè)試管殼體40。所述至少一個(gè)測(cè)試管殼體40幾乎是中空的，并包括管艙34，管艙34的大小和形狀被確定為接收測(cè)試管38。測(cè)試管38在其開口端包括唇部，唇部的直徑大于管艙34的直徑。當(dāng)將測(cè)試管38插進(jìn)管艙34中時(shí)，唇部防止測(cè)試管38一路穿過管艙34。于是，測(cè)試管40和管艙34提供了一種結(jié)構(gòu)，用以將測(cè)試管懸掛并保持在被照射并被觀察者觀看的合適位置。

測(cè)試管殼體40包括開口30，開口30允許看到測(cè)試管殼體40的內(nèi)部。開口30的位置被確定為與防護(hù)罩20中的開孔22對(duì)齊，因此，用戶得以清除地看到測(cè)試管殼體40的內(nèi)部。開孔22以及開口30被定位成使得至少一部分測(cè)試管38能夠被觀看者看到，于是，觀看者在通過窗查看時(shí)幾乎從側(cè)面看到或幾乎垂直于測(cè)試管38的長(zhǎng)軸看到測(cè)試管38。

在另外的實(shí)施例中，至少一個(gè)測(cè)試管38可以通過夾子、支架或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其他手段懸掛并保持就位。這樣的實(shí)施例并不需要測(cè)試管殼體40和開口30，并允許直接經(jīng)開孔看到測(cè)試管30。

圖3繪出了本體14被部分切除的視圖，其提供了裝置10的電子架構(gòu)的視圖。根據(jù)該實(shí)施例中，本體包括與開關(guān)18電連通的電路板44。電子架構(gòu)還包括與開關(guān)18電連通50的電源48，使得在開關(guān)18被接合時(shí)，電力從電源48流到電路板44。電路板44包括插座45，至少一個(gè)照射裝置46可以被插進(jìn)插座45中。照射裝置46可以是燈泡、發(fā)光二極管或本領(lǐng)域技術(shù)人員更熟悉的任何其他照射裝置。當(dāng)電路板44被供電時(shí)，所述至少一個(gè)照射裝置46照射測(cè)試管38。在圖3繪出的實(shí)施例中，電路板44和所述至少一個(gè)照射裝置46被設(shè)置在管艙34的下方，這樣，當(dāng)測(cè)試管38被懸掛到測(cè)試管殼體40的內(nèi)部中時(shí)，所述至少一個(gè)照射裝置從測(cè)試管的下方照射測(cè)試管。這樣的結(jié)果是觀看者經(jīng)開孔和開口以與從所述至少一個(gè)照射裝置發(fā)出的光的方向大致成直角地觀看測(cè)試管。所發(fā)光的顏色可以通過變化照射裝置46的類型進(jìn)行改變。這可以通過替換電路板中的一個(gè)以上單個(gè)照射裝置46來實(shí)現(xiàn)。作為替換方式，這可以通過拔下并移除現(xiàn)有的電路板，并用具有一個(gè)以上具有所期望顏色的照射裝置46的電路板代替而實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)替換方式中，電路板可以包括能夠由用戶選擇的不同顏色的照射裝置46。這可以例如通過下述方法實(shí)現(xiàn)：將一種顏色的所有照射裝置46連接到電路板內(nèi)的一個(gè)單個(gè)電路上，并允許用戶給啟動(dòng)照射裝置的一個(gè)以上電路供電，這些照射裝置將產(chǎn)生所期望的特定的顏色的化學(xué)指示。

在一種替換實(shí)施例中，開孔22以及開口30被定位成使得觀察者在通過窗查看時(shí)從相對(duì)光的角度成80°以上的角度看到測(cè)試管。

在一種替換實(shí)施例中，開孔22以及開口30被定位成使得觀察者在通過窗查看時(shí)從相對(duì)光的角度成70°以上的角度看到測(cè)試管。

在一種替換實(shí)施例中，開孔22以及開口30被定位成使得觀察者在通過窗查看時(shí)從相對(duì)光的角度成60°以上的角度看到測(cè)試管。

在一種替換實(shí)施例中，開孔22以及開口30被定位成使得觀察者在通過窗查看時(shí)從相對(duì)光的角度成50°以上的角度看到測(cè)試管。

在一種替換實(shí)施例中，開孔22以及開口30被定位成使得觀察者在通過窗查看時(shí)從相對(duì)光的角度成40°以上的角度看到測(cè)試管。

在一種替換實(shí)施例中，開孔22以及開口30被定位成使得觀察者在通過窗查看時(shí)從相對(duì)光的角度成30°以上的角度看到測(cè)試管。

在一種替換實(shí)施例中，開孔22以及開口30被定位成使得觀察者在通過窗查看時(shí)從相對(duì)光的角度成20°以上的角度看到測(cè)試管。

在一種替換實(shí)施例中，開孔22以及開口30被定位成使得觀察者在通過窗查看時(shí)從相對(duì)光的角度成10°以上的角度看到測(cè)試管。

在一種替換實(shí)施例中，開孔22以及開口30被定位成使得觀察者在通過窗查看時(shí)從相對(duì)光的角度成5°以上的角度看到測(cè)試管。

在一種替換實(shí)施例中，開孔22以及開口30被定位成使得觀察者在通過窗查看時(shí)從相對(duì)光的角度成1°以上的角度看到測(cè)試管。

在圖4繪出的另一實(shí)施例中，裝置包括靠近測(cè)試管38設(shè)置的一組熱單元58，從而與測(cè)試管38熱連通。熱單元58與電路板44電連通，使得在電路板44被供電時(shí)，熱單元58被供電。熱單元58和電源48之間的電連接50可具有至少一個(gè)電阻59、或者本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的一些能夠減小供給一個(gè)以上熱單元的電流的其他器件，使得供給到在測(cè)試管的一側(cè)上的熱單元的電流大于供給到在測(cè)試管的另一側(cè)上的熱單元的電流。電流差引起熱單元58之間的溫度差足以在測(cè)試管內(nèi)產(chǎn)生對(duì)流。在圖4所繪實(shí)施例中，熱單元58大體上與測(cè)試管38的形狀相符，從而在熱單元58和測(cè)試管38之間提供均勻的熱傳遞。

在另一實(shí)施例中，裝置10包括調(diào)節(jié)熱單元的溫度的裝置。例如，一個(gè)以上的變阻器可以被包含在電源和熱單元之間的線路中，這樣，可以改變一個(gè)以上熱單元58的溫度。溫度也可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其他裝置或裝置的組合來控制。

在另一實(shí)施例中，裝置10可具有加熱元件和/或冷卻元件，這樣使得該裝置在設(shè)定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱循環(huán)試驗(yàn)。

在另一實(shí)施例中，該裝置不具有內(nèi)部光源，而是包括通向本體內(nèi)部的開口。該開口可以位于裝置10的后部或底部。開口部分的大小和形狀被確定為允許來自裝置10外面的光源的照射進(jìn)入裝置10并照射測(cè)試管38。

在另一實(shí)施例中，該裝置具有光敏儀器，其能夠記錄從測(cè)試管發(fā)出的光的波長(zhǎng)。該光敏儀器與能夠執(zhí)行機(jī)器可讀代碼的處理器電連通，該機(jī)器可讀代碼將記錄的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式。然后這個(gè)數(shù)字化的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在與處理器電連通的存儲(chǔ)裝置中。該數(shù)字化數(shù)據(jù)也可以被顯示在與處理器和/或存儲(chǔ)裝置電連通的輸出裝置中。

在另一實(shí)施例中，防護(hù)罩20中的開孔22不包括窗26。在這個(gè)實(shí)施例中，觀看者使用在裝置外部的濾光器使得指示劑可見。例如，濾光器可包括玻璃，帶有具有合適顏色的透鏡。

在另一實(shí)施例中，光源被設(shè)置于測(cè)試管38的側(cè)面，而觀看開孔被設(shè)置在測(cè)試管38的上方。在另一實(shí)施例中，光源被設(shè)置于測(cè)試管38的側(cè)面，而觀看開孔被設(shè)置在測(cè)試管38的下方。在另一實(shí)施例中，光源被大體設(shè)置于測(cè)試管38的上方，而觀看開孔22被設(shè)置于測(cè)試管38的側(cè)面。

在圖5繪出的另一實(shí)施例中，測(cè)試管管艙34交錯(cuò)地被排列成至少兩排。如圖5所繪，測(cè)試管管艙34被排列成第一排64和第二排60。測(cè)試管管艙34以交錯(cuò)形式排列，使得觀看者通過開孔查看，第二排60中的測(cè)試管38不被第一排64中的測(cè)試管38擋住。

在圖6所繪的另一實(shí)施例中，具有變化顏色的窗68被結(jié)合到裝置10內(nèi)的連續(xù)帶機(jī)構(gòu)70中。帶機(jī)構(gòu)70在兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)輪72之間拉伸?？尚D(zhuǎn)輪之一固定于致動(dòng)輪76。當(dāng)致動(dòng)輪76轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，引起帶機(jī)構(gòu)移動(dòng)，這又引起具有變化顏色的窗68在至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)輪72之間移動(dòng)。按此方式，用戶可以通過操縱致動(dòng)輪76改變窗68的顏色，直到具有所期望顏色的窗出現(xiàn)在開孔22的前面。當(dāng)不同顏色的窗68在可旋轉(zhuǎn)輪之間移動(dòng)時(shí)，它們連續(xù)地經(jīng)過開孔22。另外，圖6繪出了附接在裝置10上部的蓋80。蓋80以能夠阻擋至少一部分環(huán)境光的方式進(jìn)行構(gòu)造。

在另一個(gè)實(shí)施例中，裝置10很大，不易于手持。