本申請要求2015年4月8日提交的美國臨時申請No.62/144,574的申請日權(quán)益，其公開內(nèi)容通過參考并入本申請中。

技術(shù)領(lǐng)域

本文公開了用于從在半固體表面上生長的微生物菌落收集一種或多種包含微生物的樣品以便制備液體溶液中的微生物懸浮液的設(shè)備和裝置。

背景技術(shù)：

作為醫(yī)療診斷的常規(guī)實踐，生物樣品如血液提取自病人并被分析以診斷和治療疾病。根據(jù)指示，例如通過血液培養(yǎng)(諸如來自Becton，Dickinson and Company的BACTEC^TM FX和BACTEC^TM 9000系列)或通過在瓊脂平板上劃線培養(yǎng)(手動或通過自動化器械，例如Becton，Dickinson and Company出售的Innova^TM)，可以分析樣品以確定微生物是否存在于樣品中。如果確定微生物存在，則有醫(yī)學(xué)和經(jīng)濟兩方面理由來鑒別存在的特定微生物以及為了利于治療鑒別微生物的抗生素耐藥性/易感性。

許多種類的微生物(microorganism)(以下也被稱為微生物(microbes))，特別是細(xì)菌和單細(xì)胞真菌，可以通過質(zhì)譜(“mass spec”)過程來鑒別，諸如基質(zhì)輔助激光解吸電離(“Maldi”)。還期望分析抗微生物劑在抑制來自臨床樣本的微生物分離物的生長方面的有效性。這種分析稱為抗微生物易感性試驗(“AST”)。在MALDI和AST分析物兩者的制備中，從待用于制作重懸浮樣品的半固體培養(yǎng)基收集微生物菌落。

通常，從用于樣品制備的菌落拾取樣品的過程是手工過程。盡管已經(jīng)向自動化系統(tǒng)進步，但當(dāng)前的自動化過程和設(shè)備從單個菌落移去僅少量樣品。這些設(shè)備需要多次拾取以移去包含于若干菌落中的生物質(zhì)(biomass)，以獲得用于下游試驗(例如，MALDI或AST)必需的足夠樣品。另外，這些系統(tǒng)使用將微生物直接應(yīng)用于Maldi制備平板的直接涂片過程。尋求用于懸浮樣品中有效收集微生物生長的改進設(shè)備。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

此處公開的設(shè)備是用于收集半固體表面上生長的微生物來制備在液體溶液中的微生物懸浮液的“一次拾取工具”，該液體溶液用于進一步鑒別(利用MALDI或其它技術(shù))和/或AST試驗。

本實用新型的一個實施例包括軸和尖端組件。所述軸具有近端和遠(yuǎn)端，其中尖端固定于軸并且從軸延伸。所述尖端具有當(dāng)尖端與微生物菌落接觸時在其上收集微生物的適應(yīng)表面。所述適應(yīng)表面可以是格柵圖案或直徑可變的。所述適應(yīng)表面格還可以包括刀片、把手、長釘或脊。所述適應(yīng)表面還可以有助于微生物的釋放。

在另一個實施例中，組件具有位于軸的近端或接近軸的近端的腔和排放通道或多個排放通道，從而提供用于收集微生物的適應(yīng)表面。所述腔可以被格柵覆蓋或可以包含一個或更多個刀片。所述刀片可以是螺旋的或直的，或可以從腔延伸。

仍然在另一個實施例中，組件具有可移除尖端?？梢瞥舛丝梢允峭ㄟ^磁力、壓緊或螺紋附連于組件的近端的護套。護套可以包括勺以進一步利于微生物收集。

在另一個實施例中，拾取工具具有延伸通過套筒的桿和刀片組件。桿具有近端和遠(yuǎn)端，其中遠(yuǎn)端是中正延伸以利于操作工具。桿的近端具有徑向延伸的一個或更多個刀片。一旦拾取工具定位且限定選擇的微生物樣品，通過操縱桿的遠(yuǎn)端，桿和刀片組件能夠沿套筒向下推進，從而利于收集微生物。通過操縱遠(yuǎn)端，桿和刀片組件也能夠收回以利于釋放微生物。

仍然在另一個實施例中，拾取工具具有非磁桿和磁棒組件。非磁桿具有遠(yuǎn)端和近端，其中遠(yuǎn)端是中正延伸以利于操作工具。磁棒從非磁桿的近端徑向延伸。所述組件容納在具有至少一個頂端開口的管中，所述開口使得磁棒自由旋轉(zhuǎn)。管具有延伸超過組件以形成凹進的底部。此實施例進一步包括附連到刮刀頂部的鐵磁線，形成刮刀組件。刮刀組件磁性附連于管的凹進中的磁棒。一旦拾取工具定位選擇的微生物，非磁桿的遠(yuǎn)端被操縱以在具有刮刀組件的管的凹進中收集微生物。非磁桿的遠(yuǎn)端也可以被操縱以利于從管的凹進釋放微生物。遠(yuǎn)端可以被手動或自動操縱。

本實用新型的一些方面在下面進一步詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1圖示說明本文描述的拾取工具的端部的實施例。

圖2A-2F圖示說明圖1中端部的尖端的實施例的細(xì)節(jié)視圖。

圖3A-3C圖示說明圖1所示的拾取工具端部的可替換尖端幾何形狀的細(xì)節(jié)視圖。

圖4A-4D圖示說明圖1所示的拾取工具端部的可替換尖端幾何形狀的細(xì)節(jié)視圖。

圖5A-5I圖示說明圖1所示的用于拾取工具端部的尖端幾何形狀的額外特征的細(xì)節(jié)視圖。

圖6A-6B圖示說明本實用新型的實施例，其中拾取工具具有勺或抹刀部分。

圖7圖示說明用于圖1所示的拾取工具端部的尖端的另一個實施例，所述尖端是具有塑料護套的金屬探針。

圖8圖示說明用于圖1的端部的尖端的另一個實施例，根據(jù)本實用新型的一個實施例，尖端具有可拆卸護套和用于收集微生物的推動機構(gòu)。

圖9A-9E是圖示說明拾取工具的一個實施例和用于收集和釋放樣品的一次拾取過程的透視圖。

圖10A-10C圖示說明利用磁攪拌器組件的本實用新型一個實施例的未組裝部分。

圖11A-11D圖示說明本實用新型一個實施例的磁攪拌器組件。

圖12示出圖11A、11B、11C中的組件的透視圖。

圖13A-13D根據(jù)使用圖11D所示的工具的本實用新型的一個實施例圖示說明使用磁攪拌器組件的拾取過程。

圖14圖示說明作為本實用新型的一個實施例的移液系統(tǒng)。

圖15圖示說明作為本實用新型一個實施例的微特征圖案。

圖16圖示說明具有圖15的微特征圖案的拾取工具。

具體實施例

本文公開的拾取工具的實施例能夠從表面拾取期望量的生物樣品。如上所述，拾取工具用于收集形成在營養(yǎng)培養(yǎng)基(稱為瓊脂、培養(yǎng)基等)表面上的菌落形式的樣品(例如，微生物，諸如細(xì)菌、真菌等)。由本文描述的拾取工具收集的樣品的量優(yōu)選足夠制備液體溶液中的微生物重懸浮液(約1×10⁷至約1×10¹⁰CFU/ml)。目標(biāo)是約3×10⁸CFU/ml。在優(yōu)選的實施例中，工具能夠在一次拾取中獲得足夠樣品?！耙淮问叭　惫ぞ弑慌渲脼榫哂袠悠肥占砻?，該樣品收集表面適于在單次拾取中獲得足夠樣品以制備將用于隨后Maldi鑒別的重懸浮液。在優(yōu)選的實施例中，同樣的懸浮液也將用作用于抗微生物易感性試驗(AST)的樣品源。

拾取工具包括軸和尖端組件。軸是利于操作工具的中正延伸。軸具有遠(yuǎn)端和近端。軸的遠(yuǎn)端可以被自動或手動操縱以利于拾取和釋放過程。拾取工具的近端包括尖端，該尖端具有用于收集或移除微生物的適應(yīng)表面。尖端可以是軸的分離部件，或者軸和尖端可以是單片集成的。

工具旨在作為自動拾取系統(tǒng)的一部分，從而工具被機器人設(shè)備接收或者被本文描述的工具的其它合適的機械載體接收。適合用于承載和操縱本文描述的工具的機器人設(shè)備和其它機械設(shè)備對本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的并且在此不再詳細(xì)描述。本文描述的工具還可以被手動操作，盡管工具的自動操作是優(yōu)選的。

工具可以以各種方式附連到其載體。例如，工具可以通過利用吸力而被磁性附連或通過機械附連(例如由載體的母螺紋部分接收的公螺紋部分或通過摩擦配合)而被附連。工具附連到載體的各種方式對本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的并且在此不再詳細(xì)描述。工具還可以以壓合方式附連，以使所述工具“搭扣”在其載體上，并且通過被推開或拉開而從載體移除。一旦收集的樣品已經(jīng)從工具釋放用于進一步處理，工具通常從載體移除。

拾取工具被承載到在設(shè)置目標(biāo)樣品的表面上。通常，表面是已經(jīng)形成樣品菌落的培養(yǎng)基表面。在由機器人設(shè)備承載拾取工具的這些實施例中，設(shè)備感測拾取工具和培養(yǎng)基的相對位置并且將拾取工具推進到目標(biāo)菌落所位于的培養(yǎng)基表面上的位置。在拾取工具獲得樣品之后，拾取工具從培養(yǎng)基表面收回，從而從設(shè)置在培養(yǎng)平板(例如培養(yǎng)皿或有蓋培養(yǎng)皿/陪替氏培養(yǎng)皿)中的瓊脂表面移除樣品。假設(shè)不考慮菌落之間的交叉污染，設(shè)備可以從多個菌落移除樣品而無需拾取之間的清洗。

拾取工具可以具有帶有特征或修飾(modification)(例如，植絨特征、多孔特征、粗糙特征、模制特征、紋理特征、孔隙特征或凹狀特征)的適應(yīng)拾取表面，以利于拾取和/或釋放樣品。具有約1至約2毫米尺寸的拾取表面的總體尺寸。拾取表面的尺寸受限于拾取工具的大小和待拾取的菌落的大小。適應(yīng)表面修飾是設(shè)計選擇的問題，并且影響適應(yīng)表面選擇的因素是拾取工具的大小、菌落的大小和菌落的紋理及其它屬性。在某些實施例中，這些表面適應(yīng)或修飾被認(rèn)為是微特征，因為它們具有約1000μm或更小的特征尺寸。在某些實施例中，微特征具有一個或更多個約100μm至約500μm數(shù)量級的尺寸。本文所用的微特征包括尺寸在納米尺度直至約1000μm的特征。微特征能夠以多種規(guī)則圖案和不規(guī)則布置定向。出于圖示說明的目的，本文提供了許多示例。工具的適應(yīng)表面也可以具有諸如排放口或毛細(xì)管型間隙的特征，這允許當(dāng)拾取菌落時微生物能夠被接收進工具中的腔中。通過當(dāng)拾取工具置于溶液中時使液體流過工具以將微生物釋放進溶液，這些或其它特征(例如，排放口、孔等)還可以利于從工具中移除微生物。

拾取工具可以被旋轉(zhuǎn)、上下豎直移動或以其他方式操縱以從半固體培養(yǎng)基表面獲得生物質(zhì)。一旦置于溶液中，工具可以被攪動以利于釋放。例如，工具可以被旋轉(zhuǎn)、振動或上下移動以實現(xiàn)樣品從工具釋放進溶液中用于進一步處理。工具還可以與攪拌機構(gòu)合并或關(guān)聯(lián)，攪拌機構(gòu)將進一步利于樣品從拾取工具的釋放或隨后懸浮液中拾取樣品的均質(zhì)。

一次拾取工具的各種實施例描述于下圖中。

圖1是本文描述的本實用新型的若干實施例的透視圖。圖1圖示說明拾取工具的端部(即軸100和頂部)。軸100被拾取工具的手柄接收或者以其他方式附連到拾取工具的手柄。本文中的拾取工具可以手動使用或在自動化系統(tǒng)中使用。在手動系統(tǒng)中，拾取工具軸具有在工具遠(yuǎn)側(cè)部分上的把手，用于手動操縱工具。在自動化系統(tǒng)中，拾取工具軸100由機器人機構(gòu)接收。如上所述，拾取工具通過任意常規(guī)附連機構(gòu)(例如，壓合、吸力、螺紋耦合等)附連到機器人機構(gòu)，并且機器人被操縱以定位拾取工具以收集樣品并沉積樣品用于進一步處理。軸100的近端上的尖端具有適于收集樣品的表面。尖端可以具有平表面101或包含如烤架或格柵表面102的特征，通過尖端與待捕獲菌落的簡單接觸，該特征利于生物質(zhì)的捕獲。尖端還可以具有彎曲刀片103、直刀片104、小把手105、脊106或其它構(gòu)型以利于將樣品從尖端釋放進溶液中。

圖2圖示說明工具的各種實施例。圖2A-2D示出拾取工具的直徑的變化。工具可以具有非常小的直徑(0.5mm)以拾取未很好分離的非常小的菌落?？商鎿Q地，工具可以具有比較大的直徑(10mm)以拾取大菌落。圖2E和2F示出拾取工具的各種不同表面變化。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道菌落拾取所需的精確性和避免從一個或多個相鄰菌落拾取的需要。而且，瓊脂表面可以變化(例如巧克力瓊脂具有不同于沙氏葡萄糖瓊脂的表面和稠度)。從不同瓊脂表面收集微生物的準(zhǔn)確性受拾取工具在瓊脂上的壓強的影響(較小的拾取工具表面積將在瓊脂上施加更多的力)。工具的重量也可以影響菌落拾取的準(zhǔn)確性，較重的工具比較輕的工具更能戳進瓊脂中。假設(shè)工具重量保持恒定，具有較大表面積的尖端可以用于較軟瓊脂表面，而具有較小表面積的尖端可以用于較硬的瓊脂表面，以增加拾取過程中拾取工具在瓊脂上的壓強。

在某些實施例中，拾取工具具有微或毫微的圖案、特征或表面修飾，在此被稱作為微特征。微特征具有約1000μm或更小的尺寸。在一些實施例中，微特征大小在約100μm至約500μm的范圍內(nèi)。參考圖15，圖示說明微特征圖案的兩個示例。此類特征圖示為1401、1402。這些特征提供了控制表面張力、摩擦力等的表面。以各種材料來提供這種特征。利用提供這種圖案的常規(guī)工藝可以形成圖示說明的圖案。例如，這種圖案可以是彈性材料模制的、沖壓的、蝕刻的等。這種圖案可以作為拾取工具尖端上的微特征，像圖2A-2F或本文別處圖示的那些尖端。這種圖案被圖示在圖16中拾取工具的尖端上，該工具具有約30mm的直徑。在圖16中圖示的微特征1501的尺寸為約100μm至約500μm。

圖3描繪了適應(yīng)尖端幾何結(jié)構(gòu)，其包括用于樣品收集的接觸表面之上的空間。尖端可以是具有如圖3A圖示的凹進部分的平表面，在收集期間采樣的生物質(zhì)被保留在凹進部分處。在另一個實施例中，尖端具有圖示為圖3B中的臺架的帶孔隙的捕獲表面。在其他實施例中，尖端具有相對于軸的唇狀延伸部301，如圖3C所圖示。唇狀延伸部301傾斜，以導(dǎo)致在軸轉(zhuǎn)動時樣品生物質(zhì)向上推進到延伸部的斜面之上。斜面具有升高的延伸邊緣，以當(dāng)樣品沿斜面向上推進時將樣品保持在延伸部上。唇狀延伸部301也有助于生物質(zhì)樣品的釋放，因為通過在溶液中移動拾取工具產(chǎn)生的剪切力導(dǎo)致溶液迫使樣品離開工具。

圖4進一步圖示說明能夠捕獲樣品生物質(zhì)的尖端的其它實施例。尖端可以具有圍繞周界的環(huán)401和通過尖端中心的等分棒或刮刀402、404。通過提供貯存器以保持生物質(zhì)，環(huán)401有助于樣品生物質(zhì)收集，同時當(dāng)?shù)确止蔚?02、404旋轉(zhuǎn)時等分刮刀402、404將生物質(zhì)鏟進環(huán)貯存器。圖4A和4B示出直等分刮刀402，而圖4C和4D圖示說明螺旋等分刮刀404。

尖端也可以具有延伸穿過尖端的一個或更多個排放通道403。通過當(dāng)尖端與待采樣的生物質(zhì)旋轉(zhuǎn)接觸時迫使生物質(zhì)樣品進入尖端空隙，排放通道有利于樣品生物質(zhì)的收集。排放通道403也允許樣品生物質(zhì)從尖端分散進溶液中。一旦釋放，其中釋放了樣品的溶液(例如液體培養(yǎng)基(broth)、水等)流過通道403，從尖端腔推動樣品。圖4B和4D圖示說明具有排放通道的拾取工具實施例。

圖5A-5I圖示說明根據(jù)本實用新型的拾取工具的尖端的額外實施例。尖端可以具有環(huán)繞有“刀片”(如螺旋槳刀片)的中心孔501，刀片具有如郁金香狀503或槳類型504或螺旋槳505的各種構(gòu)型，并且以各種構(gòu)型(例如螺旋502、直線503或504)布置。這種“刀片”提供了更深的凹進，該凹進利于更好的樣品生物質(zhì)收集和保留。刀片可以從尖端延伸，像502、503和505，或者嵌入尖端內(nèi)，像505。

參考圖5E，中心表面特征504在尖端上并且接觸時將菌落等分，并且開始將材料按進凹進空穴501中。當(dāng)工具旋轉(zhuǎn)時，此特征也充當(dāng)表面刮刀，完成菌落材料從瓊脂表面的移除。在此實施例中，在中心表面特征504的任一側(cè)有凹進空穴。

在旋轉(zhuǎn)過程中，圖5E中圖示的工具的周長上的額外刮刀511將拾取的菌落材料保持在凹進空穴501中。

在將樣品從拾取工具釋放進溶液的過程中，當(dāng)四個滑槽512浸入稀釋液時，在旋轉(zhuǎn)時四個滑槽512允許稀釋液流入凹進空穴501中。稀釋液流動通過凹進501將收集在凹進501中的拾取的菌落材料逐出。

本文預(yù)期的拾取工具組件的某些實施例具有在中心針或管522上的肩部特征(未示出)，以允許拾取工具從拾取模塊彈出。

再次參考圖4A，另一實施例是具有中心孔或孔隙410但沒有等分刮刀402的拾取工具。在此實施例中，如果中空芯拾取工具所附連的拾取模塊具有氣動或射流能力，此中空芯或通路起“吸管特征”的作用以幫助向上吸取或汲取材料并且還允許稀釋液按需要在兩個方向流動以幫助逐出材料。在此實施例中，中空芯拾取工具的配件包括在器械的控制下的空氣引導(dǎo)件，以便正和負(fù)空氣流可以通過吸管供應(yīng)。這允許：i)從平板吸取菌落；將菌落推入稀釋液中，菌落被分散進該稀釋液中用于進一步分析；iii)是一種廉價溶液；iv)避免菌落轉(zhuǎn)移對拾取工具尖端的表面潤濕性的敏感性的問題；準(zhǔn)備可調(diào)的吸推壓力或體積以提供適合不同菌落類型的條件(即不同密度和稠度的菌落具有不同的收集和分散需求)；v)通過從表面“真空吸取”菌落，從較小的直徑區(qū)域收集更多菌落；vi)拾取工具可以預(yù)加載有溶液以協(xié)助分散和混合；以及允許與空氣的低氣溶膠混合，協(xié)助收集和分散。

圖5C的實施例被稱作郁金香設(shè)計。此尖端構(gòu)型將向上吸起并保持液體(在一個實施例中大約25μl，但特定尖端吸收的流體量大體是設(shè)計選擇的問題)以從微滴定托盤中的微滴定孔制備連續(xù)稀釋。該設(shè)計使用毛細(xì)管特性以在目標(biāo)流體中的旋轉(zhuǎn)過程中將流體保持在“郁金香花瓣”503槽513中，然后在轉(zhuǎn)移和旋轉(zhuǎn)之后槽允許保留的流體與下一稀釋管混合。槽513引導(dǎo)流體在花瓣503之間流動，從中逐出收集的樣品。

圖5C中的尖端可以與上述中空管集成以提供兩種設(shè)計的組合優(yōu)勢。圖5C的實施例提供了成角度的“花瓣”或“刀具”503，其將會逐出收集在其上的樣品(例如細(xì)菌)，如圖5D和5H圖示的實施例。存在如圖5D的實施例圖示的中心腔501。中心腔501如圖5D圖示的實施例那樣保持收集的細(xì)菌。

參考圖5I，拾取工具尖端的頂部中的凹進特征520允許用拾取模塊(未示出)上的中心針或管522拾取工具521。圖5I的實施例中的特征521是提供刷樣結(jié)構(gòu)的彈性鬃毛。在一個實施例中，彈性鬃毛可以構(gòu)造為如上所述的那些的微特征。

如上所述，特定的拾取工具設(shè)計基于作為拾取目標(biāo)的菌落的特性來選擇。申請人注意到細(xì)菌菌落可以是親水的、陰離子的、導(dǎo)電的等。如果親水細(xì)菌正在被收集，在尖端也是親水的情況下是有利的。在此類實施例中，特征(即刀具503)的表面張力將收集的親水樣品保留在所述特征上。

親水特征可以通過用使用聚陽離子(例如PDDA、PAH等)或聚陰離子(PSS)的自組裝單層涂覆尖端而被提供。

而且，如果尖端是陰離子的，其可以進一步有助于細(xì)菌釋放進稀釋液中。對于此類尖端，將提供這種陰離子表面的材料的示例是作為最終自組裝單層的PSS(聚(4-苯乙烯磺酸鈉))。

如果尖端是導(dǎo)電性的，這使得能夠使用電容檢測來檢測尖端相對于瓊脂表面的位置。

在另一個實施例中，尖端表面是開放格柵506或網(wǎng)，與前面提及的臺架特征相似，尖端表面具有當(dāng)獲取樣品時允許空氣容易被替代的側(cè)通道507。在另一個實施例中，尖端具有帶勺形表面509的環(huán)形凸出508。在另一個實施例中，尖端是中空的或具有排放通道的凹面，從而便于樣品收集。

圖6A圖示說明具有勺尖端601的拾取工具的另一實施例。尖端601通過套在軸602的末端上的塑料護套而被固定到軸602。勺尖端601可以在拾取之間移除和/或是一次性的。

圖6B圖示說明具有抹刀610的拾取工具的另一個實施例，抹刀610將樣品聚集到孔隙611中。用于收集樣品的格柵構(gòu)型610的優(yōu)勢在上面詳細(xì)討論。

圖7圖示說明拾取工具的一個實施例，在所述拾取工具中，護套701可移除地接合到軸702的末端。護套701通過利用夾持力(例如壓配合、磁力)附連到軸702，其中用于收集樣品生物質(zhì)的勺狀或其它表面從護套701延伸。軸702被提供有釋放機構(gòu)703，在使用后該釋放機構(gòu)703將護套701推離軸702。

圖8是其中護套801擰在軸802的末端上的另一實施例。護套601、701、801可以為拾取工具提供許多功能。護套601、701、801考慮更少的消耗，因為軸602、702、802自身可以被再利用，并且僅護套部分601、701、801隨使用而更換。護套601、701、801適應(yīng)智能自動化拾取工具設(shè)計，由于其適應(yīng)傳感器和壓力換能器的使用，所述傳感器和壓力換能器考慮到用于樣品收集和將樣品沉積在溶液中的拾取工具的智能放置。

拾取工具近端處的尖端表面可以是植絨、開放網(wǎng)格、燒結(jié)珠子或其它多孔或粗糙表面。尖端也可以是利于樣品生物質(zhì)捕獲的模塑設(shè)計。拾取工具也能夠由多種材料制成，包括精細(xì)特征可以被模塑或機械加工成的金屬或聚合物。然而，材料應(yīng)當(dāng)是生物惰性的，以便不干擾隨后的試驗。尖端可以由鋼或鋁制成或者也可以由聚合材料(例如聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯)模制。此外，拾取工具可以由柔性或彈性材料制成，所述柔性或彈性材料允許工具拾取樣品而不損壞培養(yǎng)基(例如瓊脂)表面。取決于使用的材料，尖端可以是一次性的或可重復(fù)使用的。尖端也可以由按配方制造或改造以具有如上所述的特定屬性(例如親水屬性或?qū)щ妼傩?的材料制成。

拾取工具可以用于多種用于收集樣品的方法，例如利用循環(huán)或旋轉(zhuǎn)運動以接觸并收集樣品。拾取工具可以起到移液管或渦流的作用以將樣品汲取到尖端上。這可以涉及流體流或真空以利于生物體的拾取。這在上面的其中拾取工具具有中空芯的實施例中描述了。在其它實施例中，拾取工具通過使尖端簡單接觸樣品來收集樣品。

此外，本文描述的拾取工具的尖端可以由多種材料制成并且具有多種表面處理(例如表面粗糙化、化學(xué)處理或其它修飾)。在這一點上，拾取工具可以由利于拾取和釋放的成品材料或?qū)ｉT材料制成。所述材料能夠具有施加于表面的添加劑或涂層或處理以利于拾取或釋放。所述處理的示例包括單獨的等離子體或電暈處理，或接著添加十二烷基硫酸鈉、三硝基甲苯(triton)、自組裝單層或其它溶液以改變尖端的表面潤濕性或其它屬性。

圖9圖示說明拾取工具的一個實施例以及收集和釋放樣品的一次拾取過程。圖9A具有兩個部件，具有翼片902組件的可模制拾取桿901和套筒903部件。圖9B顯示了圖9A的組裝部件。在圖9B中，可模制拾取桿901和翼片902組件在升高位置905中被插入到套筒903中。一旦在升高位置905，拾取工具被置于定位的菌落904之上。圖9C示出了在獲取樣品之前限制特定菌落并調(diào)整套筒903位置的過程。

圖9D圖示說明菌落拾取的過程。當(dāng)拾取工具在升高位置905并與樣品904連通時，以旋轉(zhuǎn)運動稍微向下推動可模制拾取桿901，以使翼片902獲取在翼片902和套筒903之間的腔906中的樣品904。一旦所需樣品被獲取，處于升高位置905的拾取工具移動到圖9E的釋放過程。帶有樣品904的拾取工具的末端被收集管907封裝。接著，以與捕獲運動相反的旋轉(zhuǎn)運動機械向下推動管至推出位置908。向下的釋放旋轉(zhuǎn)運動使翼片902通過套筒903底部暴露，并且包含于腔906中的樣品904被釋放到收集管907內(nèi)用于進一步的下游處理。

對拾取工具可以有額外的改造以幫助樣品從工具釋放進溶液用于進一步處理。在一些實施例中，磁性或?qū)щ姴牧嫌糜谶M一步增強生物體的獲取。圖示說明利用磁性獲取樣品生物質(zhì)的拾取工具的一個實施例示出在圖10中。圖10是磁攪拌器1003。磁攪拌器利用從表面收集樣品生物質(zhì)的刮刀槳1008，樣品在所述表面上培養(yǎng)用于試驗(例如瓊脂)。

圖10圖示說明利用磁攪拌器組件的本實用新型的一個實施例的未組裝部分。圖10A是具有附連至非磁桿1001的磁棒1002的組件的側(cè)剖視圖。磁攪拌器組件1003由控制器1004控制?？刂破?004激活攪拌器機構(gòu)1003。所述激活導(dǎo)致攪拌器以順時針或逆時針方向旋轉(zhuǎn)?？刂破饕脖慌渲脼樵谝淮涡怨?005中伸出或收回磁攪拌器組件1003。(圖11B)圖10B圖示說明具有頂部開口1006的一次性管1005的側(cè)剖視圖，所述頂部開口1006具有允許磁棒1002在一次性管1005中自由旋轉(zhuǎn)的內(nèi)直徑。管1005延伸超過形成凹進1007的磁棒，其中刮刀1008安裝在凹進1007中。圖10C顯示了一次性非磁刮刀1008的側(cè)剖視圖和透視圖，所述一次性非磁刮刀1008具有附連到其頂部的一次性鐵磁線1010。組裝的一次性鐵磁刮刀1009具有大約等于圖10B中管1005的底部的凹陷1007的高度。

圖11描述了在拾取過程之前的磁性拾取工具的構(gòu)型。圖11A圖示說明磁攪拌器1003如何通過頂部開口1006插入管1005中。鐵磁刮刀1008置于待命位置。圖11B圖示說明磁攪拌器1003如何進一步沿管1005向下推進。攪拌器或手動或自動推進。適合于推進組件中的磁攪拌器的自動機構(gòu)是眾所周知的，在此不再詳細(xì)描述。鐵磁刮刀1008置于待命位置。圖11B圖示說明管1005如何連同磁攪拌器1003一起被定位在鐵磁刮刀1008之上并將鐵磁刮刀1008吸引至凹進1007中，凹進1007在管1005底部的磁攪拌器1003之下。參考圖11C，菌落1101位于生物接種表面1102頂部上。圖11D圖示說明承載鐵磁刮刀1008的管1005如何連同磁攪拌器1003一起被置于菌落1101之上。

圖12描繪了圖11A-11C的透視圖。圖12圖示說明附接到非磁刮刀1008頂部的線1010。圖12還圖示說明沿管1005向下推進的組件1003。圖12還圖示說明與磁棒1002磁性接合的線1010。

圖13圖示說明磁性一次拾取工具在當(dāng)其從樣品收集樣品生物質(zhì)并將生物質(zhì)沉積在液體試劑容器1303中時的實施例。圖13A圖示說明磁攪拌器1003以逆時針方向自旋以收集樣品。同樣，磁性刮刀1008具有翼片或槳，所述翼片或槳被配置為當(dāng)磁性刮刀旋轉(zhuǎn)時將樣品收集到翼片或槳上。再次，磁攪拌器1003可以手動或通過自動機構(gòu)(例如機器人機構(gòu))旋轉(zhuǎn)。攪拌器組件1003的旋轉(zhuǎn)可以通過電機機構(gòu)或電磁機構(gòu)實現(xiàn)。此類機構(gòu)是本領(lǐng)域眾所周知的，在此不再詳細(xì)描述。

圖13B圖示說明管1005以及磁攪拌器1003、鐵磁刮刀1008和正在從培養(yǎng)基表面1102取回的收集的樣品生物質(zhì)1101。圖13C圖示說明管1005與鐵磁刮刀1008和收集的菌落1101一起被插入到液體試劑容器1303中。磁攪拌器1003優(yōu)選以與圖13A相反的方向(例如順時針)自旋(通過手動或是機械方式)，以將收集的樣品生物質(zhì)1101釋放進液體試劑容器1303中。刮刀1008是多孔或類似網(wǎng)狀的，這利于當(dāng)刮刀1008在溶液中旋轉(zhuǎn)時將樣品釋放到溶液內(nèi)。圖13D圖示說明管1005與鐵磁刮刀1008一起如何從液體試劑容器1303中被移除。一次性刮刀1008從磁攪拌器1003釋放。刮刀1008被丟棄，但管1005和攪拌器組件1003被清潔并再利用?？商鎿Q地，鐵磁刮刀1008可以被釋放到液體試劑容器1303中并且當(dāng)其響應(yīng)于外部應(yīng)用的磁場自轉(zhuǎn)時被用作釋放樣品的磁力“攪拌棒”。

在另一個實施例中，圖14描繪了自動移液系統(tǒng)。在此實施例中，拾取工具是具有約0.2mm至約0.7mm小內(nèi)直徑的移液管，該移液管是可操作的以利于從培養(yǎng)基表面拾取樣品。在另一個實施例中，內(nèi)直徑的范圍是約0.2mm至約0.5mm。在一些實施例中，外直徑可以高達約1.2mm或甚至更大。外直徑將取決于內(nèi)直徑和移液管材料的厚度。利用電容檢測系統(tǒng)自動化和設(shè)計移液系統(tǒng)，以允許移液管降低直至移液管的尖端接觸包含樣品的瓊脂表面。然后自動化的移液系統(tǒng)可以將移液管進一步降低到進入菌落中約0至1mm。移液管尖端的降低允許移液管與瓊脂表面接合而不破壞瓊脂，并與瓊脂表面形成密封。一旦形成密封，移液管吸取一定體積的樣品進入移液管主體內(nèi)。這在移液管尖端內(nèi)造成真空并允許更大體積的樣品被收集。收集的樣品的體積可以為約1mL或更多。

一旦一定體積的樣品被收集，移液管從瓊脂表面緩慢收回。移液管的緩慢收回造成尖端內(nèi)和周圍的吸力，該吸力有效地將生物體真空吸離瓊脂表面。更多的樣品可以被真空吸離瓊脂表面以產(chǎn)生更高的微生物密度(即每體積更大數(shù)量的CFUS)。如圖14所示，除了由于尖端很好地進入感興趣的菌落而最初捕獲在尖端內(nèi)的部分菌落之外，尖端外部附近的微生物也被吸進移液管。

在已經(jīng)獲取樣品之后，在仍然另一個實施例中，移液系統(tǒng)可以進行移液尖端在液體懸浮液中的連續(xù)快速吸取和分散。例如，移液系統(tǒng)可以在20秒時間段內(nèi)重復(fù)高達約24次的連續(xù)收回并且分散300μL樣品中的約250μL。重復(fù)動作在移液管尖端引起高剪切力。高剪切力允許代表包含微生物的樣品的結(jié)塊或黏液的分散，以產(chǎn)生更均勻的懸浮液。

盡管已經(jīng)參考特定實施例描述了本實用新型，應(yīng)當(dāng)理解這些實施例僅是本實用新型的原理和應(yīng)用的說明。因此應(yīng)當(dāng)理解可對說明性的實施例做出諸多修改并且可以設(shè)想其它布置，而不背離所附權(quán)利要求限定的本實用新型的精神和范圍。