УСТРОЙСТВО И КЮВЕТЫ ДЛЯ ОПТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ НЕБОЛЬШИХ ОБЪЕМОВ ЖИДКОГО ОБРАЗЦА Российский патент 2018 года по МПК G01N21/03 

Перекрестные ссылки на родственную заявку

Согласно настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с предварительной заявкой на выдачу патента США №62/056911, поданной 29 сентября 2014 г., раскрытие которой включено в настоящий документ во всей полноте посредством отсылки.

Предпосылки к созданию изобретения

Бактериальные культуры обычно выращивают в специализированных чашках Петри с питательной средой. В чашках Петри воспроизводят массовые колонии и некоторые изолированные колонии. В изолированных колониях, как правило, содержатся чистейшие культуры бактерий, поскольку колония обычно произрастает из ограниченного количества бактерий и защищена от роста других бактерий. Чтобы обеспечить чистоту образца, обычно проводят проверку наименьшего количества колоний. Однако на сегодняшний день в лабораториях принято собирать образы бактерий из питательной среды и растворять их в пробирках, содержащих относительно большой объем жидкости. Для получения достаточной концентрации бактериального вещества в жидкой суспензии необходимо собрать большое количество колоний бактерий из чашки Петри с питательной средой для создания суспензии. Одним из недостатков является то, что такой метод может уменьшать чистоту образца.

В соответствии с одним подходом предлагается создать высококонцентрированную суспензию из собранного низкобактериального образца, используя небольшие объемы жидкости (например, 200-500 мкл). Это особенно важно в промышленной автоматизации, когда автоматизированная установка отбора колоний используется для сбора образцов и создания суспензии. Например, может понадобиться, чтобы во время создания суспензии автоматизированное устройство для отбора колоний совершило несколько подходов к чашке Петри с питательной средой для отбора колоний. Оптимальные результаты достигаются, если для создания суспензии с необходимой концентрацией бактерий устройство для отбора осуществляет выбор из относительно небольшого количества колоний (например, 5 или менее). Для применения такого подхода объем жидкости для суспензии должен составлять 300 мкл или менее. Один из недостатков заключается в том, что довольно сложно определить концентрацию бактерий в небольшом объеме жидкости при высокой концентрации суспензии. Поэтому существует необходимость в системе и способах точного определения концентраций бактерий в небольшом объеме жидкости во время автоматического растворения образцов с получением требуемой концентрации.

Концентрацию бактерий можно определить, измерив мутность или помутнение культуры и затем переведя это измеренное значение в количество клеток (КОЕ). В основе стандартного микробиологического способа оценки мутности образца лежит получение количественного значения, известного как значение МакФарланда. Значения МакФарланда хорошо известны специалистам в области техники настоящего изобретения и не будут подробно описываться в настоящем документе. Стандарты МакФарланда хорошо известны для определения мутности, и их используют для стандартизации плотности культуры в микробиологических, клинических и других подобных лабораториях.

Мутность микробных суспензий, как правило, определяют с помощью такого прибора, как нефелометр или денситометр. Принцип действия этих приборов заключается в измерении на основе физических законов рассеяние света, возникающего в результате взаимодействия света с одной или несколькими частицами в суспензии. Мутность образцов влияет на пропускание и рассеяние света, и на ее основе можно изменить интенсивность света, проходящего через образец. Нефелометр - это автоматический прибор для измерения мутности образца за счет пропускания света через образец под углом и измерения интенсивности рассеянного света. В основе такого измерения лежит принцип, согласно которому свет, проходящий через разбавленную суспензию небольших частиц, будет рассеиваться частицами (а не поглощаться). Величину рассеивания определяют, собирая свет под углом 30 или 90 градусов.

В нефелометрах, используемых в настоящее время в лабораториях, образцы располагают внутри круглой пробирки или сосуда. Этот способ предоставляет приемлемые результаты лишь при условии, что пробирки или сосуды подвергают очистке перед использованием и помещают внутрь устройства, сохраняя одну и ту же ориентацию для каждого соответствующего образца. Использование круглых пробирок в нефелометрии представляет несколько недостатков. Одним из них является то, что пробирки предназначены для многоразового использования, и перед повторной эксплуатацией их необходимо чистить, создавая опасность перекрестного загрязнения. Другим недостатком является то, что световые пути, проходящие через круглые пробирки, более подвержены изменениям, что усложняет получение единообразных световых путей для разных образцов и пробирок.

Практически во всех случаях для каждого образца, помещенного внутрь нефелометра для измерения мутности необходим сосуд с уникальной конфигурацией. Используя сосуды разных размеров и форм для каждого образца можно получить противоречивые показатели мутности. Существует необходимость в устройствах и способах для снижения к минимум изменчивости результатов измерений для разных сосудов, а также снижения к минимуму влияния явлений дифракции и рефракции на свет во время его прохождения через различные среды и между ними.

Более того, при использовании большинства нефелометров, например PhoenixSpec™ (Becton Dickinson), длина ячеек в связанных пробирках должна составлять по меньшей мере 1 (один) сантиметр (см), поэтому они не подходят для применения с очень маленькими объемами микробных суспензий, например суспензий объемом приблизительно 200 или приблизительно 500 микролитров (мкл). В стандартных пробирках {например, объемом 15 мл) в объеме суспензии приблизительно 500 мкл длина ячеек может составлять менее 1 см, чего не достаточно для измерения значения МакФарланда с помощью доступных на рынке нефелометров. Более узкие пробирки могут использоваться, например, с целью увеличения высоты образца до обнаруживаемого уровня. Однако часто такие пробирки не используют вместе с нефелометрами и/или денситометрами, поскольку эти приборы предназначены для размещения пробирок особых размеров и конфигураций. Поэтому существует необходимость в устройстве и в способе быстрого и точного измерения мутности суспензий, характеризующихся объемом менее приблизительно 500 мкл и предпочтительно приблизительно 200 мкл. Более того существует необходимость в устройстве и способах для очистки и разбавления образца внутри сосуда для оценки мутности, где сосуд выполнен с возможностью разбавления в нем образцов и обеспечения точных и непротиворечивых результатов измерения мутности для образцов с низким объемом.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

Устройство и кювета, описанные в настоящем документе, совместно обеспечивают точное оптическое исследование небольшого объема образца. Используемый в настоящем документе термин «оптическое исследование» означает передачу оптического сигнала в образец, находящийся в оптически прозрачной кювете. Примеры оптического исследования включают спектрометрию и нефелометрию. Настоящее изобретение описано в контексте нефелометрии, одна аспекты, относящиеся к кювете, описанной в настоящем документе, применимы и могут быть легко приспособлены к другим устройствам для оптического исследования. В соответствии с одним вариантом осуществления устройство и способы согласно настоящему изобретению обеспечивают точную оценку значений МакФарланда микробной суспензии для образцов, объем которых составляет от приблизительно 100 мкл до приблизительно 500 мкл, а также для всех объемов и диапазонов, которые подпадают под этот диапазон, за счет применения электронных детекторов или датчиков и специальных сосудов. Небольшие объемы определены далее по документу. Детекторы или датчики и нефелометр взаимодействуют с созданием равномерного светового пути для всех образцов, измеряемых с помощью детекторов или датчиков, описанных в настоящем документе. В способах, описанных в настоящем документе, используются принципы нефелометрии, согласно которым для измерения мутности измеряют величину рассеянного и/или пропущенного через образец света.

Согласно описанным способам диаметр, объем и ориентация сосуда в нефелометре относительно источник света выбирают таким образом, чтобы получить преимущественную длину ячейки с образцом для измерения мутности. В соответствии с вариантами осуществления, описанными в настоящем документе, биологический образец смешивают с жидкостью суспензии непосредственно внутри сосуда, помещенного в автоматизированную систему или устройство (т.е. нефелометр), предназначенное для измерения мутности образца. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления непрерывный ряд гнезд, выполненных с возможностью размещения в них сосудов (сосудов разных размеров, объемов и с разными длинами ячеек), непрерывно перемещают через устройство. Поскольку устройство автоматизировано, его удобно использовать в различных микробиологических, клинических и лабораторных условиях.

Устройство согласно настоящему изобретению представляет собой массив электронных датчиков, расположенных рядом со специальной кюветой или сосудом, освещаемым светом на выбранной длине волны, создаваемым светодиодным или лазерным источником. Кювета предназначена для исследования небольшого объема образца (определен далее в настоящем документе) для измерения мутности. Сначала готовят микробную суспензию. Затем суспензию вводят в сосуд. В соответствии с одним вариантом осуществления устройство получает результаты измерения мутности для образцов в сосудах малого объема, в которых образцы сконцентрированы в области сосуда, где происходит исследование образца. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления сосуды характеризуются квадратной или прямоугольной конфигурацией. Следовательно, стенки сосуда расположены относительно друг друга под углом приблизительно девяносто градусов. С помощью такой компоновки удается достичь более равномерного контроля толщин стенок, что уменьшает изменчивость показаний по МакФарланду для сосудов, которая в случае роста изменчивости толщины стенок для разных сосудов увеличилась бы. Также в сосудах квадратной формы свет входит в сосуд под прямым углом к плоскости поверхности сосуда. Таким образом, величина дифракции или рефракции света для исследования на входе в сосуд (или выходе из него) уменьшается.

В соответствии с другими вариантами осуществления, описанными в настоящем документе, раскрыто автоматизированное нефелометрическое устройство, содержащее основание, гнездо, выполненную с возможностью размещения в ней сосуда, детектор рассеянного света, детектор пропущенного света, ослабляющий светофильтр, источник света и фокусирующую линзу. Нефелометр выполнен с возможностью размещения в нем сосуда, содержащего часть небольшого объема, в которой получают результаты нефелометрических измерений, и часть для разбавления большого объема, которая предназначена для разбавления суспензии с получением требуемой концентрации. Сосуд, выполненные с возможностью размещения в нефелометрическом устройстве, описанном в настоящем документе, взаимозаменяемо называется «сосудом» или «кюветой». В соответствии с одним вариантом осуществления устройство выполнено с возможностью размещения и обработки одновременно одного сосуда. В соответствии с другим вариантом осуществления устройство содержит скользящую направляющую, выполненную с возможностью размещения в ней непрерывного ряда сосудов, расположенных внутри линейного гнезда. Линейное гнездо характеризуется наличием лунок, выполненных с возможностью размещения сосудов. Сосуды могут вмещать жидкие образцы объемом от приблизительно 200 мкл до приблизительно 500 мкл.

В соответствии с одним вариантом осуществления образец суспензии вводят в один сосуд, и сосуд отдельно исследуют с помощью нефелометра. После обработки образца суспензии и получения значений МакФарланда сосуд извлекают из нефелометра, а в нефелометр на его место помещают новый сосуд для оценки. В соответствии с этим вариантом осуществления нефелометр может содержать одно гнездо кюветы или несколько гнезд кюветы. Каждое гнездо выполнено с возможностью получения результаты нефелометрического измерения, как описано в настоящем документе. В соответствии с вариантами осуществления, в которых в нефелометре располагают ряд кювет для измерения, для упрощения нефелометрического измерения нескольких суспензий параллельно предоставляют ряд гнезд кювет.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления кюветы расположены в форме двухмерного массива. Суженная нижняя часть кювет находится ниже опоры массива. Массив установлен на основании, на котором располагают массив и проверяют каждую кювету по отдельности. В соответствии с одним вариантом осуществления массив устанавливают на основание с помощью робота.

Что касается сосуда или кюветы, в соответствии с одним вариантом осуществления кювета характеризуется наличием суженной нижней части и широкой верхней части. Необязательно может присутствовать коническая переходная часть, проходящая от широкой верхней части к нижней части. Нижняя часть предназначена для вставки в нефелометр для измерения. У верхней и нижней частей общая ось. В соответствии с проиллюстрированным вариантом осуществления обе части имеют квадратную или прямоугольную форму и поэтому характеризуются наличием плоских граней. В соответствии с одним вариантом осуществления плоскости граней верхней части параллельны плоскостям граней нижней части. В соответствии с другим вариантом осуществления плоскость граней нижней части пересекает плоскость граней верхней части под углом 45 градусов. Однако кюветы согласно настоящему изобретению необязательно должны иметь прямоугольную или квадратную верхнюю часть. В соответствии с другими вариантами осуществления при необходимости верхняя часть может быть круглой или эллиптической. Нижняя часть (в которой выполняют измерения) должна быть прямоугольной или квадратной по причинам, которые будут описаны дальше в настоящем документе.

В соответствии с одним вариантом осуществления нефелометр содержит два детектора, которые одновременно захватывают свет, проходящий через частицы и/или рассеиваемый от частиц суспензии, через которую проходит оптический сигнал. Боковой детектор рассеянного света предназначен для улавливания света под углом 90° градусов от луча света, падающего на кювету. Детектор пропущенного света предназначен для улавливания света, поступающего непосредственно от источника света, который проходит через кювету, а затем через суспензию. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления детектор пропущенного света расположен перпендикулярно падающему лучу света. В соответствии с альтернативными вариантами осуществления детектор пропущенного света расположен напротив источника света, но под углом, что снижает влияние отражательной рефракции и дифракции, вызванной поверхностью детектора и расположенной вокруг структурой. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления ослабляющий светофильтр расположен между сосудом и детектором пропущенного света. В соответствии с приведенными в качестве примера вариантами осуществления установлена фокусирующая линза. Фокусирующая линза расположена непосредственно перед источником света и предназначена для собирания света в узкий луч света вдоль светового пути. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления луч света коллимируется через апертуру или несколько апертур (например, две апертуры).

В соответствии с различными вариантами осуществления, описанными в настоящем изобретении, также предоставляется точный способ измерения мутности суспензии, где объем указанной суспензии достаточный для анализа большинством нефелометров и денситометров. В соответствии со способами, описанными в настоящем документе, представляется возможным получение оценок мутности жидкой суспензии с малыми объемами в диапазоне от приблизительно 200 мкл до приблизительно 500 мкл. Способы и устройство, описанные в настоящем документе, также можно использовать для измерения мутности больших объемов образцов суспензии. В соответствии со способами, описанными в настоящем документе, также предоставляют возможность автоматизировать разбавление образца суспензии внутри сосудов согласно настоящему изобретению. Способы предусматривают ввод жидкости суспензии в сосуд, добавление биологического образца, предположительно содержащего микроорганизмы, к жидкости суспензии, смешивание образца и измерение начальной мутности образца. Объем начальной жидкой суспензии составляет предпочтительно около 300 мкл или менее. Таким образом, если необходимо разбавление, оно не приведет к превышению общего объема приблизительно 3,6 мл. Другими словами, устройство и способы, описанные в настоящем документе, не ограничены измерением мутности только небольших объемов. Если мутность начального образца суспензии меньше заданной целевой мутности, с помощью автоматизированной системы согласно настоящему изобретению добавляют дополнительную жидкость суспензии для еще большего разбавления образца и повторяют измерения мутности для разбавленной суспензии. Способы в соответствии с различными вариантами осуществления предоставляют возможность измерения уровней МакФарланда образцов для использования в таких способах, как масс-спектрометрия (например, матрично-активированная лазерная десорбция/ионизация - времяпролетный масс-спектрометр MALDI-TOF).

Краткое описание фигур

Чтобы помочь специалистам в области техники настоящего изобретения разобраться в изготовлении и применении его объекта, делается ссылка на прилагаемые фигуры.

На фиг. 1А представлен один вариант осуществления нефелометр на одну кювету малого объема.

На фиг. 1В представлен частичный разрез по линии 1-1 нефелометра на одну кювету согласно фиг. 1А.

На фиг. 2А представлен подробный вид согласно фиг. 1В.

На фиг. 2В представлен вид в перспективе нефелометр с непрерывным пропусканием кювет.

На фиг. 3 представлен линейный массив/полоска из нескольких кювет небольшого объема для нефелометра с непрерывным пропусканием нескольких кювет.

На фиг. 4А представлена кювета в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 4В представлена кювета в соответствии с альтернативным вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 5 представлена блок-схема способа приготовления образца с помощью нефелометра, описанного в настоящем документе, в соответствии с одним вариантом осуществления.

На фиг. 6 представлены расположенные одна над другой кюветы.

На фиг. 7 представлен вид в разрезе проводящего пути детектора пропущенного света в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 8 представлен вид в разрезе проводящего пути детектора рассеянного света в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 9 представлен вид в разрезе варианта осуществления согласно фиг. 7, но на котором изображен оптический источник и детектор пропущенного света.

На фиг. 10 представлен вид в перспективе нефелометра в соответствии с одним вариантом осуществления.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

В вариантах осуществления, описанных в настоящем документе, раскрывается автоматизированные способы измерения мутности жидкий суспензий с помощью сосудов, выполненных с возможностью вмещения и измерения низких объемов образца и при этом обеспечения разбавления суспензии внутри отдельных сосудов. Также согласно раскрытым способам предоставляется возможность измерения уровней мутности суспензий, характеризующихся объемом, достаточным для измерения с помощью традиционных сосудов и устройства. Нефелометрическое устройство, описанное в настоящем документе, выполнено с возможностью встраивания в систему, в которой разбавление и измерение мутности суспензии автоматизированы.

Все числовые значения, приведенные в подробном раскрытии и в формуле настоящего изобретения, сопровождаются словами «около» или «приблизительно», которые включают в дополнение к указанному значению величину погрешности и отклонений, ожидаемых специалистом в области техники настоящего изобретения.

Используемый в настоящем документе термин образец «малого объема» и/или «небольшого объема» означает образец, объем которого составляет от приблизительно 100 мкл до приблизительно 500 мкл и все объемы и диапазоны в пределах такого диапазона (т.е. от приблизительно 100 мкл до приблизительно 200 мкл; от приблизительно 100 мкл до приблизительно 300 мкл; от приблизительно 100 мкл до приблизительно 400 мкл; от приблизительно 200 мкл до приблизительно 500 мкл; от приблизительно 200 мкл до приблизительно 300 мкл; от приблизительно 200 мкл до приблизительно 400 мкл, от приблизительно 300 мкл до приблизительно 500 мкл, от приблизительно 300 мкл до приблизительно 340 мкл, от приблизительно 400 мкл до приблизительно 500 мкл и т.д.)

Используемый в настоящем документе термин «жидкая суспензия» и/или «жидкий образец» относится к смеси растворимых и/или нерастворимых частиц и/или твердых веществ, диспергированных в жидкости. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления жидкий образец представляет собой биологический образец. Примеры биологического образца хорошо известны специалисту в области техники настоящего изобретения и не будут подробно описываться в настоящем документе. К характерным примерам относится биологическая ткань, жидкость, полученная in vivo, свежезаготовленная кровь, цельная консервированная кровь и т.д.

Используемый в настоящем документе термин «кювета» и/или «микрокювета», и/или «кювета малого объема» и/или «LVC», и/или «сосуд для образцов» или «сосуд» подразумевает контейнер для жидкой суспензии. Контейнер предпочтительно изготовлен из оптически прозрачного пластика или стекла и предназначен для удержания испытываемого образца в конкретном пространстве и ориентации для испытания или обработки.

Используемый в настоящем документе термин «алгоритмы» означает одну или несколько математических инструкций, используемых для управления значениями данных для принятия решения на основании математического значения, а затем создания скорректированного или более точного значения данных, описывающего требуемое выходное значение.

Используемый в настоящем документе термин «усилитель» означает электронную схему, используемую для увеличения амплитуды небольшого исходного электронного сигнал для получения пропорционально большего нового сигнала, описывающего исходный сигнал. Подходящие усилители хорошо известны специалистам в области техники настоящего изобретения и не будут подробно описываться в настоящем документе.

Используемый в настоящем документе термин «аналого-цифровой преобразователь» или «АЦ преобразователь» означает электронное устройство для преобразования переменного электрического сигнала в цифровой сигнал, описывающий амплитуду исходного сигнала.

Используемый в настоящем документе термин «разбавление» означает раствор или суспензию, полученную в результате добавления жидкого разбавителя до получения концентрированного раствора или суспензии, из которого получают новую суспензию или раствор с однородной концентрацией образца в растворе или суспензии, которая меньшей исходной.

Используемый в настоящем документе термин «лазер» или «лазерный диод» означает электронное устройства, производящее концентрированный и сфокусированный луч света под действием электрического тока.

Используемый в настоящем документе термин «ослабляющий светофильтр» означает устройство, расположенное на световом пути для поглощения и уменьшения количества света, проходящего через фильтр, в результате чего интенсивность света, прошедшего через фильтр, становится пропорционально меньше интенсивности исходного источника света.

Используемый в настоящем документе термин «светоизлучающий диод» или «светодиод» означает электронное устройство, испускающее свет особого типа и ориентации под действием электрического тока.

Используемый в настоящем документе термин «МакФарланд» означает единицу измерения количества твердых частиц, диспергированных в жидкости или жидкой суспензии.

Используемый в настоящем документе термин «нефелометр» означает прибор для измерения количества твердых частиц в суспензии. Используемый в настоящем документе термин «нефелометрия» означает способ, с помощью которого можно измерить количество взвешенных твердых частиц в суспензии.

Используемый в настоящем документе термин «фотодиод» и/или «детектор» означает электронное устройство для измерения интенсивности света в заданной среде.

Используемый в настоящем документе термин «насыщенный» и/или «насыщение» означает момент времени, в который детектор достигает максимального значения выходного сигнала, который может быть сгенерирован. Например, добавление большего количества света в фотодетектор после насыщения не приводит к каким-либо дальнейшим изменениям выходного сигнала, достигнувшего максимальной работоспособности.

Используемый в настоящем документе термин «суспензию» означает раствор, в котором твердые частицы равномерно распределены в жидкости.

Используемый в настоящем документе термин «мутность» означает измерение количества взвешенных твердых частиц в растворе (т.е. помутнение жидкого образца).

В соответствии с вариантами осуществления, описанными ниже, раскрыто устройство, выполненное с возможностью обнаружения света, прошедшего через образец в кювете и рассеянного в нем. В настоящем документе предусмотрены устройства и способы, согласно которым для определения мутности измеряют только свет, рассеянный образцом, прошедший через образец или и то и другое. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления к одному из детектора рассеянного света, детектора пропущенного света или и того и другого на стороне светового пути может быть добавлен дополнительный фотодетектор. В соответствии с вариантами осуществления, где источником света является светодиод, результаты измерений, выполненные этим дополнительным фотодетектором, используются в контуре управления для регулировки мощности светодиода и получения непротиворечивых и воспроизводимых показаний интенсивности света. Применение таких детекторов для управления выходным сигналом светодиода, устранение температурного дрейфа и компенсация любого ослабления выходного сигнала хорошо известны специалисту в области техники настоящего изобретения и не будут подробно описываться в настоящем документе.

На фиг. 1 представлена система в соответствии с одним вариантом осуществления, описанным в настоящем документе, для измерения мутности жидкого образца с помощью нефелометра и на основе принципов нефелометрии. Система отбора образцов предназначена для размещения одной кюветы 110, содержащей жидкость 120 суспензии, расположенной внутри основания 100 нефелометра как показано на фиг. 1А. Система также содержит источник 130 света, фокусирующую линзу 170, боковой детектор 140 рассеянного света, детектор 150 пропущенного света и ослабляющий светофильтр 160 (фиг. 1В). Кювета 110 с образцом 120 расположена в центре устройства и внутри основания 100 нефелометра. Источник 130 света, детектор 140 рассеянного света и детектор 150 пропущенного света расположены под углом 90 градусов относительно друг друга вокруг кюветы 110. Расположение детектора 140 рассеянного света в непосредственной близости от кюветы, содержащей образец суспензии 120, и параллельно источнику падающего света позволяет свести к минимуму влияние дифракции, рефракции и отражения на рассеянный свет. Детектор 150 пропущенного света расположен под углом 180 градусов или противоположно источнику 130 света. Детектор 150 также может быть расположен либо перпендикулярно лучу падающего света, либо под другим углом для ослабления воздействия отражения от поверхностей. Ослабляющий светофильтр 160 находится между кюветой 110 и детектором 150 пропущенного света. Система для измерения мутности обнаруживает рассеянный и/или пропущенный свет, проходящий через исследуемый образец под углом. В такой конфигурации образцы суспензию обрабатывают по отдельности внутри сосуда 110.

Настоящее изобретение предусматривает применение сосудов или кювет малого объема (или микрокювет), предназначенных для обработки относительно небольших количеств биологических и жидких суспензий для применений в нефелометре малого объема. В соответствии с приведенными в качестве примера вариантами осуществления кювета сформована из оптически чистого пластика и характеризуется наличием минимально скошенных сторон с оптически гладкой полировкой, что обеспечивает их удобное расположение в нефелометре, раскрытом в настоящем документе. Кюветы могут быть выполнены как отдельные единицы для одноразового применения. В соответствии с вариантами осуществления, в которых для приготовления суспензий используют ряд кювет, кюветы могут быть выполнены для применения в линейных полосках для соответствующих применений. Альтернативно кюветы могут быть выполнены для применения в матричных массивах для обработки нескольких образцов одновременно. В соответствии с матричным вариантом осуществления несколько рядов суспензий готовят параллельно. На фиг. 4А-В представлены альтернативные варианты осуществления кюветы малого объема, предназначенной для применения в нефелометрах, описанных в настоящем документе. Кювета 110 характеризуется наличием нижней части 410 небольшого объема. Суспензию сначала готовят в части небольшого объема. Поэтому суспензию сначала размещают внутри нижней части 410 кюветы. Затем биологический образец, который предположительно содержит целевые микроорганизмы, добавляют к жидкой суспензии или смешивают с ней для получения испытываемого образца суспензии 120. Измеряют мутность суспензии в нижней части 410. Через образец суспензии 120, расположенный внутри нижней части 410, пропускают свет 130. Измерительное устройство выполнено с возможностью измерения мутности образца в нижней части 410 кюветы. Под нижней частью 410 находится участок 420 сбора «крупных частиц», предназначенный для сбора крупных частиц, оседающих из образца суспензии, которые в противном случае оказали бы отрицательное воздействие на измерение мутности, выполняемое с помощью нефелометра. В противном случае образцы малого объема будут иметь недостаточный объем для оседания загрязняющих частиц из части с суспензией, исследуемой с помощью нефелометра. Например, свет, проходящий через малый объем суспензии, содержащей загрязняющие частицы, не сможет отличить образец в суспензии и загрязнения, и в результате будут получены неточные значения МакФарланда, что приведет, в свою очередь, к неправильной обработке образца. Например, неточное значение МакФарланда может привести к неправильному разбавлению. При получении неточного значения МакФарланда образец может быть отправлен на дальнейшую обработку (например, посредством AST или Maldi), тогда как имея правильное значение МакФарланда, образец не был отправлен на последующую обработку. То есть, имея правильное значение МакФарланда, оператор знал бы, что образец непригоден для обработки посредством Maldi или AST. Более того, присутствие в образце загрязнений может искажать точные результаты измерения концентрации испытываемого образца. В кюветах согласно настоящему изобретению предоставлен отдельный участок 420 сбора, расположенный за пределами прямого светового пути, проходящего через нижнюю часть 410. Загрязняющие частицы оседают в участок 420 сбора и не остаются в испытываемом участке образца суспензии, находящегося в нижней части 410. Длина ячейки нижней части находится в диапазоне приблизительно 5,5 мм и является достаточной для образцов малого объема для получения правильных результатов измерения мутности. Нижняя часть предназначена для предоставления ячейки достаточной длины после приготовления испытываемого образца суспензии для пропускания света через образцы и его улавливания детекторами 140 и 150. Предпочтительно нижняя часть 410 выполнена из сильно отполированного оптического материала или материала, характеризующегося почти оптической чистотой, и оптически пропускающих материалов, известных специалисту в области техники настоящего изобретения. Такие материалы обеспечивают прохождение света через стенки нижней части кюветы без помех.

Специалисту в области техники настоящего изобретения должно быть понятно, что для создания части кюветы небольшого объема используется три размера. Размеры части небольшого объема в основном являются вопросом выбора. В соответствии с одним вариантом осуществления размеры части небольшого объема выбирают таким образом, чтобы обеспечить размещение устройства (т.е. инструмента для отбора), который будет вводить образец в нижнюю часть кюветы. Например, кроме прочего, размеры нижней части кювета обеспечивают необходимое пространство для погружения и вращения инструмента для отбора диаметром 3 мм в нижней части таким образом, чтобы он не касался сторон кюветы и не создавал царапин и отклонений поверхности, способных ухудшить оптическую прозрачность кюветы.

Безусловно, размеры нижней части должны предусматривать оптическую проверку образца. В частности, нижняя часть кюветы имеет размеры, позволяющие работать с оптическим источником и детекторами устройства для оптического контроля. Размерные ограничения конструкции кюветы зависят от конфигурации устройства, которое выполняет оптическое исследование образца.

Над нижней частью 410 находится верхняя часть 400, предназначенная для разбавления образца суспензии, находящегося внутри сосуда, для последующей обработки на следующих стадиях. Ширина и длина верхней части 400 больше ширины и длины нижней части 410. Предпочтительно внутренние размеры сосуда позволяют выполнение автоматизированного смешивания биологического образца с жидкостью суспензии для дальнейшего разбавления испытательного образца суспензии непосредственно внутри сосуда, когда это необходимо. Во время эксплуатации ярусная конструкция сосудов позволяет измерять мутность образца суспензии, и, если целевая мутность не была достигнута, дополнительно разбавить образец и повторить измерения мутности. Такая конфигурация предоставляет возможность разбавлять образцы в реальном времени (т.е. во время оптического исследования образца). Более того, ярусная конструкция сосудов предоставляет возможность измерять мутность образцов суспензии малого объема (например, суспензий с объемом от приблизительно 200 мкл до приблизительно 500 мкл), и при этом пользоваться преимуществами большого объема для выполнения разбавления образцов.

В соответствии с приведенными в качестве примера вариантами осуществления сосуд представляет собой двухъярусную кювету. Периметр верхнего яруса имеет приблизительно квадратную или прямоугольную форму. В целом геометрическая конфигурация верхней части является вопросом выбора. Периметр нижнего яруса также имеет приблизительно квадратную форму. Кювета «двигается» вверх и вниз, поскольку верхний ярус больше (в горизонтальном поперечном сечении) нижней части. Альтернативные формы кюветы также возможны до тех пор, пока стенки нижней части кюветы остаются под углом относительно друг друга (например, кювета не является цилиндрической, эллиптической и т.д.). Было установлено, что расположение стенок нижней части кюветы (т.е. части, располагаемой в нефелометр) под углом относительно друг друга (в сравнении с круглой пробиркой) обеспечивает меньшее отклонение оптического сигнала и лучшее смешивание испытываемого образца. В соответствии с одним проиллюстрированным вариантом осуществления верхнюю часть 400 выбирают таким образом, чтобы четыре стороны 430 были перпендикулярны друг другу, образуя таким образом квадрат. Нижняя часть 410 также имеет четыре стороны 440, перпендикулярные друг другу с тем исключением, что стороны 440 меньше сторон 430. Меньшая, нижняя часть 410 выполнена с возможностью вставки в основание нефелометра и/или линейный массив кювет. В верхней части кюветы находится отверстие 450 для размещения образца и разбавителя. Боковые стенки 430 и 440 верхней и нижней частей, соответственно, выполнены в виде плоских поверхностей. Если не вдаваться в теорию, считается, что плоские поверхности сводят к минимуму дифракцию и рефракцию света, проходящего через поверхность кюветы. Более того, квадратная конфигурация кювет или сосудов способствует прохождению световых путей через образец суспензии сосуд и в них под прямыми углами к плоскости поверхности сосуда. Такая конфигурация также способствует сведению к минимуму возможности дифракции или рефракции источника 130 света, входящего в кювету и выходящего из нее.

Возможны разнообразные конфигурации кюветы. В соответствии с одним вариантом осуществления верхняя часть кюветы скошена в направлении нижней части. Углы верхней части находятся на одной линии с углами нижней части, что видно по прямым кромкам 401 (фиг. 4А). Скошенные кромки 401 обозначают переход между широкой верхней частью 400 и суженной нижней частью 410. В соответствии с другим вариантом осуществления кромки верхней части 400 смещены относительно кромок нижней части 410, как показано в виде смещения кромок 402 на фиг. 4В. Например, кромки 402 смещены на 45 градусов от кромок верхней части. Преимущественно благодаря такой конфигурации источник света и детекторы могут быть расположены с любой стороны от кюветы, когда кювета расположена внутри основания нефелометра. Размещение кювет с кромками 402 внутри линейного массива 300 предоставляет возможность более эффективно перемещать кюветы через нефелометр, поскольку их можно обрабатывать последовательно, а также располагать в нефелометре и выполнять измерения без дополнительных действий с кюветой.

Нефелометр с кюветой для измерения мутности работает по принципу, описанному в вариантах осуществления, раскрытых ниже. Кювету 110 располагают внутри основания 100 нефелометра. Кюветы располагают внутри основания нефелометр либо автоматически, либо вручную. Согласно фиг. 5 начальную жидкость суспензии (не содержащую микроорганизмы) помещают внутрь кюветы 100. Объем жидкости составляет от приблизительно 200 мкл до приблизительно 500 мкл. Предпочтительно объем начальной жидкости суспензии составляет приблизительно 300 мкл. При необходимости разбавления с целью получения конкретных значений МакФарланда в кювету может быть добавлена дополнительная жидкость. Затем в кювету 110 вводят биологический образец, предположительно содержащий микроорганизмы, и смешивают его с жидкость суспензии для получения образца суспензии. С помощью устройства, описанного в настоящем документе, измеряют начальную мутность испытываемого образца и записывают значение МакФарланда. Если показания начальной мутности слишком высокие, образец суспензии разбавляют, добавляя дополнительную жидкость суспензии. В соответствии с одним вариантом осуществления разбавление выполняют автоматизированным способом. Объем жидкости суспензии в верхней части превышает объем в нижней части. С помощью устройства измеряют мутность разбавленной суспензии. После достижения заданного значения МакФарланда суспензию либо обрабатывают для последующего испытания, либо сохраняют, либо удаляют. Суспензию можно разбавлять необходимое количество раз для получения требуемых значений МакФарланда.

С помощью света от источника 130 исследуют суспензию 120 (например, испытываемый образец), находящуюся внутри кюветы 110. Свет, падающий на поверхность (например, плоскую боковую стенку кюветы или сосуда), называется в настоящем документе падающим светом. Свет, рассеиваемый от частиц суспензии 120, называется в настоящем документе рассеянным светом. Часть падающего света отражается от поверхности кюветы. Преломленный или пропущенный свет представляет собой часть падающего света, проходящего через поверхность (например, плоскую боковую стенку кюветы или сосуда).

Во время эксплуатации пропущенный свет улавливается детектором 150 пропущенного света. В соответствии с приведенными в качестве примера вариантами осуществления детектор 150 пропущенного света находится на пути падающего света для повышения эффективности обнаружения света, проходящего через суспензию. В случаях, когда поверхность детектора 150 имеет высокую светоотражающую способностью, детектор 150 можно располагать таким образом, чтобы его поверхность находилась под небольшим углом (не 90 градусов) относительно оси светового пути. Благодаря расположению детектора 150 под углом удается оптимизировать обнаружение пропущенного света без отражения света обратно в суспензию 120 или без направления света на другие части нефелометра. Интенсивность света, собираемого детектором, пропорциональна мутности суспензии.

Ослабляющий светофильтр 160 находится непосредственно перед детектором 150 пропущенного света. Фильтр предназначен для ослабления интенсивности света, падающего на детектор, на величину, которая пропорциональна величине падающего луча. В соответствии с приведенными в качестве примера вариантами осуществления благодаря фильтру детектор 150 работает без насыщения и обеспечивает достаточную полосу пропускания рабочей интенсивности детектора для обнаружения незначительных отклонений интенсивности пропущенного света.

С помощью устройства согласно настоящему изобретению также измеряют количество рассеянного света. Детектор 140 рассеянного света расположен таким образом, что его поверхность обнаружения проходит параллельно пути падающего света и одной стороне кюветы. Части света, проходящие через образец суспензии, рассеиваются частицами в суспензии. Боковой детектор 140 рассеянного света собирает часть рассеянного света. Количество рассеянного света, собираемого детектором 140, образует сигнал, пропорциональный количеству частиц в испытываемой суспензии 120. Одним из способов измерения мутности суспензии 120 является обработка количества рассеянного света, собранного детектором 140 рассеянного света, посредством различных алгоритмов, хорошо известных в области техники настоящего изобретения. Данные, полученные детектором 140 рассеянного света, могут быть скомбинированы различными способами с данными, полученными детектором 150 пропущенного света. Например, сигналы могут быть физически скомбинированы или значения от детектора подвергают математическим преобразованиям, чтобы скомбинировать их таким образом, чтобы дополнительно повысить точность и надежность начальных сигналов. Сигналы или значения данных могут быть скомбинированы с применением операций сложения, вычитания, дифференцирования и т.д. для получения итогового сигнала, который является репрезентативным значением скомбинированных сигналов. Когда сигналы, полученные из значений детектора, комбинируют таким способом, можно повысить разрешение и точность собранных данных для измерения мутности. Преимущественно данные, собранные из двух разных детекторов (данных от детекторов рассеянного и пропущенного света), могут предоставить более точные результаты для образцов малого объема. Применение двух операций измерения является преимущественным в тех вариантах осуществления, в которых недостаточно измерения рассеянного света. Хотя авторы настоящей заявки не желают быть связаны какой-либо конкретной теорией они полагают, что измерение как пропущенного, так и рассеянного светового выхода является более точным вследствие ограниченной длины светового пути через малый объем образца.

В соответствии с приведенными в качестве примера вариантами осуществления детектор 140 рассеянного света и детектор 150 пропущенного света представляют собой стандартные высокоэффективные фотодиодные детекторы. Однако также можно применять другие детекторы, имеющие подобные характеристики. Подходящие детекторы включают такие детекторы, которые работают в спектре видимого излучения от ультрафиолетового (УФ) до инфракрасного (ИК) диапазона. Подходящие детекторы могут быть выбраны на основании их кривых линейного отклика, размеров, воспроизводимости результатов и способности к работе/обнаружению световых путей в условиях низкой освещенности, а также к обнаружению незначительных изменений в интенсивности света с достаточным разрешением. Примеры включают фотодиоды, фотоэлектронные умножители, лавинные детекторы, фотоэлементы, фоторезисторы, фотодатчики и т.д.

Такие детекторы доступны на рынке, хорошо известны специалисту в области техники настоящего изобретения и не будут подробно описываться в настоящем документе

В соответствии с приведенными в качестве примера вариантами осуществления источник света представляет собой светоизлучающий диод (светодиод) или диодный лазер высокой интенсивности. Предпочтительно частота излучения светодиода составляет приблизительно 650 нм. Предпочтительно длина волны излучения детектора находится в пределах диапазона красного света (т.е. от приблизительно 620 до 750 нм). Однако специалисту в данной области техники будет понятна возможность использования света для исследования других частот видимого излучения. Необязательно фокусирующая линза 170 (фиг. 1В) используется для собирания света в узкий луч (например, луч диаметром приблизительно 3 мм). Фокусирующая линза 170 расположена перед источником 130 света. В результате использования фокусирующей линзы 170 свет от источника 130 света концентрируется внутри участка 410 с образцом сосуда или кюветы и сводит к минимуму количество света, который может быть рассеян относительно испытываемого участка. Специалисту в области техники настоящего изобретения будет понимать, что свет, который рассеян за пределами испытываемого участка (т.е. нижней части 410 кюветы) делает детектор рассеянного света непригодным для целей измерения мутности образца вследствие наличия фонового сигнала высокого уровня. Затем сфокусированный свет проходит от фокусирующей линзы 170 (не показана) в нижнюю часть 410 кюветы под прямым углом к поверхности кюветы. Прямой угол уменьшает нежелательные дифракцию и рефракцию, которые происходят, когда луч света проходит из одной среды (например, воздуха) в другую среду (например, плоские боковые поверхности кюветы). Путь сфокусированного луча света остается неизменным по мере прохождения света через суспензию в направлении детекторов 140 и 150. В соответствии с вариантами осуществления, в которых источником света является диодный лазер, для фокусировки луча света могут не понадобиться дополнительные линзы. Это отчасти вызвано свойствами лазера, который выдает коллимированный и сфокусированный свет для исследования суспензии. В соответствии с вариантами осуществления используется фокусирующая линза или ряд апертур, если источник света представляет собой светодиод и желательно или необходимо обеспечить коллимирование или фокусирование света.

На фиг. 3 показан массив последовательно расположенных кювет/гнездо, которое используется в одном варианте осуществления устройства согласно настоящему изобретению. Массив последовательно расположенных кювет представляет собой полоску последовательно расположенных кювет, которая перемещается вдоль направляющего канала 220. Светодиодный источник 130 света расположен на одной стороне направляющего канала 220, который направляет перемещение полоски 300. Полоска 300 выполнена с возможностью скользящего зацепления с каналами 220. Полоска 300 также содержит ножки или другие конструкции 530 (фиг. 6), предназначенные для обеспечения удобного складирования, упаковки и отправки. Полоска 300 перемещается через нефелометр, причем лунки 320 кюветы расположены между источником 130 света и детекторами 140 и 150 (не показаны) для обработки. После завершения обработки линейную полоску 300 можно переместить к следующей кювете и продолжить обработку следующих образцов с помощью того же нефелометра. Полоска 300 кювет может быть сохранена или выброшена на основании потребностей конкретного пользователя. В соответствии с этим вариантом осуществления один нефелометр предусмотрен для эффективной обработки нескольких образцов, причем отсутствует необходимость в извлечении отдельных кювет и замене их новыми кюветами. Линейная полоска 300 кювет может быть выполнена с различными формами, размерами и конфигурациями кювет. Например, лунки 320 полоски 300 могут быть выполнены более или менее глубокими, широкими, узкими, длинными, короткими и т.д. в зависимости от конструкции кюветы. Кроме того, лунки могут быть прикреплены друг к другу между отдельными лунками, или они могут быть по отдельности вставлены в лунки, расположенные рядом друг с другом.

В соответствии с одним вариантом осуществления полоски кювет можно складывать в стопки и можно разделять на отдельные кюветы или линейные полоски кювет в зависимости от конфигурации нефелометра. Данный вариант осуществления показан на фиг. 6. Эти кюветы 500 расположены на держателе 510. Держатель 510 содержит плоскую поверхность, на которой подвешены кюветы. Плоская поверхность содержит борозды (не показаны), позволяющие разделять кюветы на отдельные кюветы или полоски кювет. Кюветы, выполненные с возможностью складывания в стопки, также содержат ножки 530, как описано выше. Следует отметить, что для облегчения складывания в стопки нижняя часть 540 кюветы 500 входит в более широкую верхнюю часть 550.

На фиг. 2 показан вариант осуществления, в котором кюветы последовательно перемещаются через нефелометр. Система предусматривает использование ряда кювет, которые непрерывно перемещаются через нефелометр. Отдельные кюветы 110 могут быть расположены непосредственно внутри основания 100 нефелометра путем размещения нижней части кюветы в канал 220, как показано на фиг. 2В. Альтернативно отдельные сосуды 110 могут быть сначала размещены внутри линейного массива 300 сосудов, причем линейный массив 300 (фиг. 3А), в котором расположены несколько сосудов, может быть помещен внутрь нефелометра вследствие прохождения по каналу 220. После размещения сосудов внутри основания нефелометра либо по отдельности, либо внутри линейного массива, суспензию подготавливают в кювете и измеряют мутность, как было описано выше.

Система, в которой размещен линейный массив сосудов (фиг. 2), также содержит источник 130 света, фокусирующую линзу 170, детектор 140 рассеянного света, детектор 150 пропущенного света и ослабляющий светофильтр 160 (фиг. 1В, как описано выше). Кювета 110 с образцом 120 расположена в центре устройства и внутри основания 100 нефелометра. Источник 130 света, детектор 140 рассеянного света и детектор 150 пропущенного света расположены под углом 90 градусов относительно друг друга вокруг кюветы 110, как описано выше. Поверхность 140 бокового детектора рассеянного света расположена параллельно падающему лучу, выходящему из источника 130 света. Расположение детектора 140 рассеянного света в непосредственной близости от испытываемого образца 120 и параллельно источнику падающего света позволяет свести к минимуму влияние дифракции, рефракции и отражения на рассеянный свет. Детектор 150 пропущенного света расположен напротив источника 130 света, причем падающий свет, выходящий из источника света, распространяется в направлении детектора пропущенного света. Детектор 150 также может быть расположен либо перпендикулярно к пути падающего света, либо с отклонением на несколько градусов от перпендикулярности для ослабления воздействия отражения от поверхностей. Ослабляющий светофильтр 160 находится между кюветой 110 и детектором 150 пропущенного света.

На фиг. 7 показано поперечное сечение нефелометра, где показан путь света, прошедшего через нижнюю часть 540 кюветы 500. Источник света (570, фиг. 9) размещен в апертуре 575 на одной стороне гнезда 580 кюветы нефелометра 590. В апертуре 575 расположен источник света. Датчик 600 (фиг. 9) расположен в апертуре 605 непосредственно напротив апертуры 575, причем между ними расположена нижняя часть кюветы 540. Нефелометр содержит крышку 620.

На фиг. 8 показано поперечное сечение нефелометра, где показан путь света, рассеянного через нижнюю часть 540 кюветы 500. Источник света (570, фиг. 9) размещен на одной стороне гнезда 580 кюветы нефелометра 590. Датчик 630 (фиг. 10) расположен в апертуре 635 перпендикулярно к источнику 570 света, причем между ними расположена нижняя часть кюветы 540.

На фиг. 9 показано поперечное сечение нефелометра, где показан путь света, прошедшего через нижнюю часть 540 кюветы 500. Источник света 570 размещен в апертуре 575 на одной стороне гнезда 580 кюветы нефелометра 590. Между датчиком 600 и кювета 500 находится ослабляющий светофильтр 640, который расположен перед детектором пропущенного света для уменьшения интенсивности света до приемлемого уровня, чтобы не подвергать датчик чрезмерному воздействию. В апертуре 575 размещен источник 570 света и линза 650 для фокусировки оптического сигнала. Датчик 600 расположен в апертуре 605 непосредственно напротив апертуры 575, причем между ними расположена нижняя часть кюветы 540.

На фиг. 10 показан вид в перспективе нефелометра 590, где показана апертура 575 для оптического источника 570, апертура 635 для датчика рассеянного света и апертура 605 для датчика пропущенного света.

В соответствии с одним вариантом осуществления образец расположен внутри кюветы и обрабатывается отдельно после помещения в нефелометр. После обработки образца и получения значений МакФарланда кювету извлекают из нефелометра и заменяют новой кюветой. В соответствии с этим вариантом осуществления один или несколько нефелометров работают по отдельности. В альтернативном варианте осуществления нефелометр выполнен с возможностью доставки непрерывного ряда кювет в нефелометр для измерения. В линейном канале 220 для кювет размещается полоска 300 отдельных лунок 320 кювет (фиг. 3В). Полоска перемещается через нефелометр с остановкой для каждой кюветы в целях оптического исследования для измерения, как подробно описано в настоящем документе.

Способы измерения мутности согласно настоящему изобретению автоматизированы. Данные, собранные из результатов измерения, могут быть дополнительно обработаны для получения значимых результатов. В этих вариантах осуществления сигнал от детекторов подается на усилители сигнала. Выходной сигнал из усилителя передается на схему аналого-цифрового преобразователя, которая выдает в цифровом виде входной сигнал, который затем обрабатывается при помощи различных алгоритмов для определения того, является или измеренное значение целевым значением. Если измеренное значение больше целевого значения, то образец разбавляют, как описано выше, и повторно измеряют мутность. Такое повторное измерение может быть выполнено вручную оператором или автоматически, когда кювета выходит из нефелометра для разбавления и возвращается обратно в нефелометр для дополнительного измерения. Способы обработки сигналов с получением пригодного выходного сигнала разрабатываются с применением разнообразных операций разбавления различных биологических и небиологических образцов и связыванием значений МакФарланда с показателями концентрации суспензии. Эти данные затем используют для получения наборов данных, которые дополнительно анализируют при помощи алгоритмов, которые осуществляют коррекцию линейности и смещения графиков данных, для создания репрезентативного выходного значения показателя мутности и сравнения с целевым значением. Этот процесс повторяют до тех пор, пока не будет получено целевое значение мутности.

Хотя изобретение в настоящем документе было описано со ссылкой на конкретные варианты осуществления, следует понимать, что эти варианты осуществления приведены исключительно для пояснения принципов и областей применения настоящего изобретения. Таким образом, следует понимать, что в иллюстративные варианты осуществления могут быть внесены многочисленные модификации и что могут быть разработаны другие варианты компоновки, не выходя при этом за пределы объема настоящего изобретения, определенного в прилагаемой формуле.

Изобретение относится к нефелометрам. Устройство для оптического исследования образца, содержит: оптический источник оптического сигнала, по меньшей мере один первый детектор для получения оптического сигнала, пропущенного непосредственно через кювету, расположенную в устройстве, выполненном с возможностью размещения в нем кюветы с суженной нижней частью и широкой верхней частью, причем периметр широкой верхней части больше периметра нижней суженной части; и второй детектор для получения оптического сигнала от оптического источника, рассеянного содержимым в нижней части кюветы, причем поверхность второго детектора проходит приблизительно параллельно оптическому пути, проходящему от оптического источника к первому детектору. Устройство также выполнено с возможностью размещения кюветы таким образом, чтобы первый детектор обнаруживал оптический сигнал, пропущенный непосредственно через суженную нижнюю часть кюветы, причем оптический источник, первый детектор и второй детектор по меньшей мере частично расположены в апертурах устройства. Технический результат заключается в повышении точности оптического исследования образца не большого объема. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Устройство для оптического исследования образца, содержащее:

оптический источник оптического сигнала;

по меньшей мере один первый детектор для получения оптического сигнала, пропущенного непосредственно через кювету, расположенную в устройстве, причем устройство выполнено с возможностью размещения в нем кюветы с суженной нижней частью и широкой верхней частью, причем периметр широкой верхней части больше периметра нижней суженной части, устройство также выполнено с возможностью размещения кюветы таким образом, чтобы первый детектор обнаруживал оптический сигнал, пропущенный непосредственно через суженную нижнюю часть кюветы; и

второй детектор для получения оптического сигнала от оптического источника, рассеянного содержимым в нижней части кюветы, причем поверхность второго детектора проходит приблизительно параллельно оптическому пути, проходящему от оптического источника к первому детектору;

причем оптический источник, первый детектор и второй детектор по меньшей мере частично расположены в апертурах устройства.

2. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее:

направляющую, выполненную с возможностью перемещения линейного ряда кювет, причем каждая кювета последовательно перемещается в положение измерения, причем нижняя часть кюветы находится рядом с оптическим источником, первым детектором и вторым детектором для измерения.

3. Устройство по п. 2, в котором устройство представляет собой нефелометр.

4. Устройство по п. 1, в котором устройство выполнено с возможностью размещения в нем массива кювет, выполненного в виде планшета, из которого выступает в подвешенном состоянии нижняя часть кюветы.

5. Устройство по п. 1, в котором источник света выбран из группы, состоящей из лазерного источника света и светодиода.

6. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее:

основание;

причем устройство содержит первый детектор.

7. Устройство по п. 6, в котором устройство представляет собой спектрометр.

8. Устройство по п. 6, в котором устройство представляет собой нефелометр, дополнительно содержащий расположенный в основании второй детектор, для получения оптического сигнала от оптического источника, пропущенного через содержимое нижней

части кюветы, причем поверхность второго детектора проходит приблизительно параллельно оптическому пути, проходящему от оптического источника к первому детектору.

9. Устройство по п. 6, в котором основание выполнено с возможностью размещения в нем массива кювет, выполненного в виде планшета, из которого выступает в подвешенном состоянии нижняя часть кюветы.

10. Устройство по п. 1 или 6, дополнительно содержащее ослабляющий светофильтр, расположенный между кюветой и первым детектором.

11. Устройство по п. 1 или 6, дополнительно содержащее одно из фокусирующей линзы, апертуры или ряда апертур, расположенное между источником света и суженной нижней частью кюветы, и где необязательно фокусирующая линза, апертура или ряд апертур коллимирует проходящий через нее свет.

12. Устройство по п. 1 или 6, в котором первый и второй детекторы расположены относительно друг друга под углом 90 градусов.

13. Устройство по п. 1 или 6, в котором детекторы работают в спектре видимого излучения от ультрафиолетового (УФ) до инфракрасного (ИК) диапазона.

14. Устройство по п. 13, в котором длина волны обнаруженного света находится в диапазоне от приблизительно 620 нм до приблизительно 750 нм.

15. Устройство по п. 1 или 6, в котором кювета является оптически прозрачной.

16. Способ измерения мутности образца, предусматривающий:

размещение кюветы в нефелометрическом устройстве, причем кювета содержит суженную нижнюю часть и широкую верхнюю часть, причем периметр широкой верхней части больше периметра нижней суженной части, причем кювета содержит образец для проверки, который находится по меньшей мере в нижней суженной части;

размещение кюветы в основании, в котором кювета занимает такое положение, в котором источник света испускает свет непосредственно в нижнюю суженную часть кюветы;

передачу света от источника света в суженную нижнюю часть кюветы;

необязательно обнаружение с помощью первого детектора для получения оптического сигнала, пропущенного непосредственно через кювету, расположенную в устройстве, переданного сигнала; и

обнаружения с помощью второго детектора оптического сигнала от оптического источника, рассеянного содержимым в нижней части кюветы, причем поверхность второго детектора проходит приблизительно параллельно оптическому пути, проходящему от оптического источника к первому детектору.

17. Способ по п. 16, в котором кювета расположена в массиве кювет и массив помещен в нефелометрическое устройство для измерения мутности образца, находящегося в каждой кювете.

18. Способ по п. 17, в котором массив кювет представляет собой планшет.

19. Способ по п. 16, дополнительно предусматривающий коллимирование света, направленного в нижнюю суженную часть кюветы.