用于生长微生物的装置的制作方法

用于生长微生物的装置


背景技术：

1.已经开发了多种培养装置。作为一个示例，明尼苏达州圣保罗市(st.paul,minnesota)的3m公司(3m company，在下文中称为“3m”)已开发出培养装置。具体地讲，培养装置由3m公司以商品名petrifilm板进行出售。培养装置可用于方便常常与食物污染相关的微生物的快速生长和检测，包括(例如)好氧菌、大肠杆菌、大肠菌群、肠杆菌、酵母、霉菌、金黄色酿脓葡萄球菌、李氏杆菌、弯曲杆菌等。例如，petrifilm板或其他生长培养基的使用可简化食物样品的细菌测试。
2.可使用培养装置来计数或识别细菌的存在，从而使得可进行改善的测定(就食物测试而言)或者可进行正确的诊断(就医学用途而言)。在其他应用中，可利用培养装置来使实验室样品中的微生物快速生长，如，用于实验目的。


技术实现要素：

3.提供用于增殖或储存微生物的装置和方法。
4.因此，在一个方面，本公开提供了一种用于生长微生物的装置。该装置包括主体构件，所述主体构件包括具有上表面和下表面的自支承防水基材；疏水间隔元件，所述疏水间隔元件粘附到形成侧壁的所述基材的所述上表面，以保持预定量的液体与所述基材接触，其中所述疏水间隔元件中具有孔；流体控制膜，所述流体控制膜处于所述疏水间隔元件的所述孔中；覆盖片，所述覆盖片具有面向内的表面和面向外的表面，所述覆盖片粘附到所述主体构件的至少一部分；以及设置在所述覆盖片的内表面的一部分上的基本上干燥的第一微生物生长营养物质组合物；粘附到所述第一微生物生长营养物质组合物的第一粘合剂组合物；以及粘附到所述第一粘合剂组合物的冷水可溶性第一水凝胶形成组合物。
5.在另一个方面，本公开提供了一种方法。该方法包括提供本公开的装置；将预定体积的含有至少一种微生物的样本加到所述装置中以形成经接种的装置；使所述覆盖片与所述自支承防水基材接触；温育所述经接种的装置；以及检测所述靶微生物的菌落在所述装置中存在与否。
6.已汇总了本公开的示例性实施方案的各个方面和优势。以上发明内容并不旨在描述本公开的每个例示的实施方案或每种实施方式。另外的特征和优点在随后的实施方案中公开。下面的附图和具体实施方式更具体地举例说明了使用本文所公开的原理的某些实施方案。
7.定义
8.对于以下给出定义的术语，除非基于以下定义中使用的术语的修改形式的具体引用，在权利要求中或在说明书中的其它地方提供了不同的定义，否则整个说明书、包括权利要求都应该以这些定义为准：
9.关于数值或形状的术语“约”或“大约”意指数值或性能或特性的 /
‑
5％，但是也明确包括在数值或性能或特性的 /
‑
5％内的任何窄范围以及精确的数值。例如，“约”100℃的温度是指从95℃到105℃的温度，但是也明确包括任何更窄的温度范围或甚至在该范围内
的单个温度，包括例如刚好100℃的温度。例如，“约”1pa
‑
sec的粘度是指从0.95pa
‑
sec至1.05pa
‑
sec的粘度，但也明确地包括刚好1pa
‑
sec的粘度。类似地，“基本上正方形”的周边旨在描述具有四条侧棱的几何形状，其中每条侧棱的长度为任何其它侧棱的长度的95％至105％，但也包括其中每条侧棱刚好具有相同长度的几何形状。
10.关于特性或特征的术语“基本上”是指该特性或特征表现出的程度大于该特性或特征的相对面表现出的程度。例如，“基本上”透明的基材是指与不透射(例如，吸收和反射)相比透射更多辐射(例如，可见光)的基材。因此，透射多于50％的入射在其表面上的可见光的基材是基本上透明的，但透射50％或更少的入射在其表面上的可见光的基材不是基本上透明的。
11.术语“一个”、“一种”和“该”、“所述”可互换使用，其中“至少一个(种)”意指一个(种)或多个(种)所述要素。
12.术语“和/或”意指任一者或两者。例如，表达“a和/或b”意指a、b或a与b的组合。
[0013]“簇”是指一组附聚的和/或聚集的颗粒。
[0014]“团聚”是指初级粒子或聚集的粒子通常通过电荷或极性保持在一起的弱缔合。例如，团聚粒子在液体中分散时遇到的剪切力通常可将团聚粒子分解成更小的物体。术语“聚集的”和“聚集体”是指初级粒子通常通过(例如)残余化学处理、共价化学键或离子化学键键合在一起的强缔合。聚集体进一步分解成为更小的实体是很难实现的。
[0015]“冷水溶性”是指在室温(即约25℃)下形成水溶液的材料。
[0016]“疏水”是指在表面上表现出90
°
或更大水接触角的材料。
[0017]“不透明的”是指透光率为至多10％的基材。
[0018]“粉末”是指平均直径在0.1微米至400微米范围内的细分微粒材料。
[0019]“复水的培养基”是指用含水液体对冷水可溶性粉末进行复水所形成的溶液或凝胶。
[0020]
如本文所用，“微生物和水蒸汽基本上不可透过的”是指这样的覆盖片：其防止在装运、储存和使用薄膜培养装置(一种或多种)的过程中不期望地污染和水化冷水可溶性粉末的下面层，并避免复水的培养基变干燥，使得复水的培养基适合支持微生物在温育期间生长。
[0021]
如本文所用，“基本上不含水”指示水含量不大于约周围环境的水含量。
[0022]
如本文所用，“测试样本”是指从食物产品、人或动物测试受试者、药物或化妆品、土壤、水、空气、其他环境源或任何由其可确定好氧和/或耐氧细菌的存在和任选地计数的其他源所取得的组分或部分。可使用本领域的技术人员已知的技术(包括例如倾倒、移液、擦拭、过滤和接触)从源中取得测试样本。此外，测试样本可经历各种本领域已知的样本制备过程，包括例如共混、匀质、均化、富集、选择性富集或稀释。
[0023]“透明的”是指透光率为至少90％的基材。
附图说明
[0024]
结合附图考虑到以下对本公开的各种实施方案的详细说明可以更全面地理解本公开，其中：
[0025]
图1是根据本公开的另一个示例性装置的局部剖视的顶部透视图。
[0026]
图2是其上具有一定量流体的本公开通道化微结构化表面的示意图。
[0027]
虽然可能未按比例绘制的上述附图示出了本公开的各种实施方案，但还可以设想其它实施方案，如在具体实施方式中所指出。在所有情况下，本公开通过示例性实施方案的表示而非通过表达限制来描述当前公开的发明。应当理解，本领域的技术人员可想出许多其它修改和实施方案，这些修改和实施方案落在本公开的范围和实质内。
具体实施方式
[0028]
在详细解释本公开的任何实施方案之前，应当理解在本技术中本发明不限于在下文描述中提及的部件的使用、构造和布置的细节。本发明容许其它实施方案并且容许以各种方式操作或进行，对于本领域的普通技术人员而言，在阅读本公开时，这些方式将变得显而易见。另外，应当理解，本文中所用的用语和术语均出于说明目的，并且不应被视为限制性的。本文中“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用意指涵盖其后所列举的项目及其等同形式以及附加的项目。应当理解，可利用其它实施方案，并且可在不脱离本公开范围的前提下，作出结构变化或逻辑变化。
[0029]
如本说明书所使用，通过端点表述的数值范围包括该范围内所包含的所有数值(例如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.8、4和5等)。
[0030]
除非另外指明，否则本说明书和实施方案中所使用的表达量或成分、特性测量等的所有数值在所有情况下均应理解成由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附实施方案列表中示出的数值参数可根据本领域的技术人员利用本公开的教导内容寻求获得的期望特性而变化。最低程度上说，并且在不试图将等同原则的应用限制到受权利要求书保护的实施方案的范围内的情况下，每个数值参数应至少根据所报告的有效位数并通过应用惯常的四舍五入法来解释。
[0031]
图1示出了用于培养微生物的装置的示例性实施方案。装置10包括主体构件11和附接到主体构件11的至少一部分的覆盖片22，该主体构件11包括具有第一主表面12a(例如，上表面)和第二主表面12b(例如，下表面)的基材12，其中覆盖片22包括面向主体构件11的第一主表面22a(例如，内表面)。装置10还包括设置在覆盖片22的第一主表面22a的一部分上的基本上干燥的第一微生物生长营养物质组合物24，粘附到第一微生物生长营养物质组合物24的第一粘合剂组合物26，和粘附到第一粘合剂组合物26的冷水可溶性第一水凝胶形成组合物28。优选地，该装置还包括设置在基材12的第一主表面12a上的任选疏水间隔元件19。一般来讲，间隔元件19包括限定孔或孔隙20的水不溶性基材。间隔元件19可为疏水泡沫片，例如聚苯乙烯泡沫片或聚乙烯泡沫片。在使用中，使用者将覆盖片22与基材12充分分离，以在由隔片19限定的孔或孔隙20内加入一定量的含有至少一种微生物的样本，将覆盖片22放回与基材12接触以形成经接种的装置，并温育该经接种的装置。由孔隙20限定的基材12的第一主表面12a上的区域也可以称为样本接收区17。流体控制膜18可设置在疏水间隔元件19的孔中以及基材12的第一主表面12a上。装置10还可包括粘附到自支承防水基材12的上表面12a的第二粘合剂组合物13，并且第二粘合剂组合物13处于疏水间隔元件19和基材12之间。
[0032]
孔隙20可具有任何形状。孔隙20的可用形状的非限制性示例包括正方形、矩形、圆形、椭圆形、多边形、六边形和八边形。样本接收区(和孔隙20)的面积可根据例如待沉积在
该区域中的样本(例如含水液体)的体积选择。在任一实施方案中，对于0.5
‑
3毫升的样本，样本接收区的面积为约10cm2或约15cm2。在任一实施方案中，对于1
‑
5毫升体积的样本，样本接收区的面积为约20cm2、约25cm2、约30cm2、约31cm2、或约25
‑
35cm2。
[0033]
基材12是防水的，并且任选地为自支承防水基材。在一些实施方案中，基材12是诸如聚酯、聚丙烯、有机硅或聚苯乙烯等材料的膜，其将不吸收水或换句话讲不受水影响。已经发现厚度为约20微米至约250微米的聚酯膜和聚丙烯膜以及厚度为约380微米的聚苯乙烯膜每一种都适用于基材12。其他合适的基材包括带聚乙烯涂层或其他防水涂层的纸材。合适的聚乙烯涂覆的纸质基材的示例是“schoeller type mil”印像纸(可从纽约的舒乐普拉斯基公司(schoeller pulaski,new york)商购获得)。基材12可为透明的或不透明的，这取决于是否想要通过该基材观察细菌菌落。在一些实施方案中，基材12在第二主表面12b上印有正方形网格图案以便于对细菌菌落计数。
[0034]
基本上干燥的第一微生物生长营养物质组合物或第二微生物生长营养物质组合物可包括微生物生长营养物质组合物，其涂覆重量为2毫克/平方英寸或更大(mg/in2)、5mg/in2或更大、10mg/in2或更大、12mg/in2或更大、或15mg/in2或更大；并且涂覆重量为50mg/in2或更小、45mg/in2或更小、40mg/in2或更小、35mg/in2或更小、30mg/in2或更小、24mg/in2或更小、22mg/in2或更小、20mg/in2或更小、或18mg/in2或更小。用于将微生物生长营养物质组合物施用到基材上的一种合适的方法包括制备包含至少微生物生长营养物质组合物的水性溶液或悬浮液，在基材表面上设置该溶液或悬浮液的涂层，以及使涂层干燥以形成基本上干燥的微生物生长营养物质组合物。本领域技术人员能够选择合适的涂覆方法，包括例如但不限于刮涂、凹面涂覆、幕涂、气刀刮涂、喷涂、模涂、拉杆涂覆或者幕涂或辊涂。任选地在高温(例如，在50℃至100℃的范围内)下或在环境条件下使涂层干燥。在一些实施方案中，微生物生长营养物质组合物含有75重量％或更多的微生物生长营养物质，或者80重量％或更多、或85重量％或更多、或90重量％或更多、或95重量％或更多的微生物生长营养物质。有利地，在某些实施方案中，与其中将微生物生长营养物质组合物粉末涂覆到粘合剂层和/或与大量冷水可溶性胶凝剂组合的装置相比，该装置中可包含更大量的微生物生长营养物质。
[0035]
第一粘合剂组合物或第二粘合剂组合物可为(基本上)水不溶性的并且对微生物的生长是非抑制性的。在一些实施方案中，第一粘合剂组合物16在润湿时是充分透明的，以允许透过涂覆有粘合剂的膜观察细菌菌落。在一些实施方案中，第一粘合剂组合物或第二粘合剂组合物可为压敏粘合剂。在一些其它实施方案中，还可使用热活化粘合剂，其中较低熔点物质涂覆到较高熔点物质上。水活化粘合剂诸如粘液也可能是有用的。
[0036]
合适的粘合剂在用水润湿时是透明的。如上所述，粘合剂组合物通常是水不溶性的。在某些实施方案中，粘合剂组合物包含溶剂型粘合剂。第一粘合剂组合物和第二粘合剂组合物(如果存在的话)通常为压敏粘合剂。例如，粘合剂可为压敏粘合剂，诸如包含丙烯酸烷基酯单体和烷基酰胺单体的共聚物或者丙烯酸烷基酯单体和丙烯酸的共聚物的水不溶性粘合剂。优选的是，这些共聚物中丙烯酸烷基酯单体与烷基酰胺单体的重量比为约90:10至99:1，更优选为94:6至98:2。丙烯酸烷基酯单体包含丙烯酸的低级烷基(c2至c10)酯单体，包括例如，丙烯酸异辛酯(ioa)、丙烯酸2
‑
乙基己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异戊酯以及它们的混合物，同时烷基酰胺单体可包括但不限于丙烯酰胺(acm)、甲基丙烯酰
胺、n
‑
乙烯基吡咯烷酮(nvp)、n
‑
乙烯基己内酰胺(nvcl)、n
‑
乙烯基
‑2‑
哌啶、n
‑
(单或二低级烷基(c2至c5))(甲基)丙烯酰胺、n
‑
甲基(甲基)丙烯酰胺、n,n
‑
二甲基(甲基)丙烯酰胺或它们的混合物。合适的粘合剂还可包括美国专利4,565,783、5,089,413、5,681,712和5,232,838中描述的那些。在一些实施方案中，可使用有机硅压敏粘合剂，包括例如美国专利7,695,818和7,371,464中描述的那些。
[0037]
在本公开中，覆盖片22通常选择为透明的以便于对微生物菌落进行计数，并且还通常选择为对细菌是不可渗透并具有低湿气透过率(即，覆盖片22防止脱水培养基在装置的运输、储存和使用期间受到不期望的污染，并提供支持微生物在温育期间生长的环境)。在一些实施方案中，覆盖片22具有与基材12相同的特性(例如，为防水的)。可选择覆盖片22以提供所期望培养的微生物类型所需的氧气透过量。例如，一些聚酯膜具有低透氧度(每25微米厚度小于5g/645cm2/24小时)，并适于培养厌氧细菌。另一方面，一些聚乙烯具有高透氧度(例如，每25微米厚度约500g/645cm2/24小时)，并适于好氧生物体。覆盖片22的合适材料包括聚丙烯、聚酯、聚乙烯、聚苯乙烯或有机硅。在某些实施方案中，覆盖片22包括取向的聚丙烯，诸如双轴向取向的聚丙烯，在一些示例性实施方案中取向的聚丙烯具有约40微米的厚度。
[0038]
在某些实施方案中，冷水可溶性水凝胶形成组合物含有一种或多种有机冷水可溶性试剂，诸如藻酸盐、羧甲基纤维素、塔拉胶、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、瓜尔胶、刺槐豆胶、黄原胶、聚丙烯酰胺、聚氨酯、聚环氧乙烷。可设想天然胶凝剂和/或合成胶凝剂的组合。优选的胶凝剂包括瓜尔胶、黄原胶和刺槐豆胶，这些胶凝剂可单独使用，或在任一实施方案中彼此组合使用。冷水可溶性水凝胶
‑
形成组合物的均匀单层是期望的，其表面积充分暴露以便水化。在任一实施方案中，第一和/或第二冷水可溶性水凝胶
‑
形成组合物包含胶凝剂的混合物。任选地，粉末状冷水可溶性水凝胶形成组合物还可包含诱导剂、指示剂或这些物质的组合。
[0039]
流体控制膜可包括us 2017/0045284 a1(meuler等人)中描述的那些。
[0040]
例如，流体控制膜包括沿着通道纵向轴线延伸的流体控制通道。每个流体控制通道具有表面并且被构造成允许液体在通道中毛细运动。在一些实施方案中，流体控制膜还可包括共价键合到流体控制通道的表面的至少一部分的亲水表面处理物。在一些其它实施方案中，流体控制膜可具有设置于流体控制通道的表面的至少一部分的非共价亲水表面处理物，例如表面活性剂处理物。流体控制膜表现出至少10％的毛细升高百分比回收率。通常，该亲水表面处理物包含选自非两性离子磺酸盐、非两性离子羧酸盐、两性离子磺酸盐、两性离子羧酸盐、两性离子磷酸盐、两性离子膦酸、两性离子膦酸盐或它们的组合的官能团。
[0041]
根据本公开的流体控制膜包括具有多个微复制结构的微结构化表面。流体控制膜可具有多种外貌特征。示例性流体控制膜包括具有v形或矩形横截面以及这些的组合，以及具有通道、次通道(即，通道内的通道)的结构的多个通道。另外，该外貌特征可包括微结构化柱和突起。
[0042]
微结构化表面上的通道具有通道末端。在某些实施方案中，流体控制膜可包括去除装置。去除装置通常从与一个通道末端相邻的通道抽出流体。在另一个实施方案中，去除装置从与两个通道末端相邻的通道抽出流体。去除装置可包括与通道连通设置的吸收材
料。在一个实施方案中，去除装置包括流体液滴收集器。
[0043]
一般来讲，微结构中的通道由大致平行的脊来限定，这些脊包括具有第一高度的第一组脊以及具有第二更高高度的第二组脊。第二组脊中的每个脊的上部可具有比其下部更低的熔融温度。通道具有选自线性、曲线、径向、平行、不平行、随机或交叉的图案几何形状。
[0044]
在一些实施方案中，流体控制膜具有小于90
°
的接触角。接触角theta(θ)是表面上的流体珠在与该表面接触点处与该表面的切线和该表面平面之间的角度。切线垂直于表面平面的流体珠将具有90
°
的接触角。通常，如果接触角为45
°
或更小，则固体表面被认为是被流体润湿的。其上的水滴或水性溶液显示具有小于45
°
的接触角的表面通常被称为“亲水性的”。如本文所用，“亲水的”仅用于指材料的表面特性，即，其被水性溶液润湿，并且不表达该材料是否吸收水性溶液。因此，材料可被称为亲水的，无论该材料的片材是否对水性溶液不可渗透或可渗透。因此，用于本专利申请的亲水膜可由固有的亲水性的树脂材料(诸如例如，聚(乙烯醇))制备的膜形成。在表面上产生接近零的接触角的流体被认为将该表面完全润湿。然而，聚烯烃类通常固有地是疏水的，聚烯烃膜(诸如聚乙烯或聚丙烯)与水的接触角通常大于90
°
。
[0045]
一般来讲，微结构中的通道由大致平行的脊来限定，这些脊包括具有第一高度的第一组脊以及具有第二更高高度的第二组脊。第二组脊中的每个脊的上部可具有比其下部更低的熔融温度。通道具有选自线性、曲线、径向、平行、不平行、随机或交叉的图案几何形状。
[0046]
图2是根据示例性实施方案的流体控制膜200的横截面。流体控制膜200包括具有由主脊220和次脊221限定的主通道230和次通道231的流体控制膜层201，其中通道230、231和脊220、221沿着相对于流体控制膜层201的纵向轴线形成角度θ的通道轴(例如，x轴)延伸。每个主通道230由主通道230任一侧上的一组主脊220(第一和第二)限定。主脊220具有从通道230的底部表面230a至脊220的顶部表面220a测量的高度h
p
。在一些实施方案中，微结构设置在主通道230内。在一些实施方案中，微结构包括设置在主通道230的第一主脊和第二主脊220之间的次通道231。每个次通道231均与至少一个次脊221相关联。次通道231可位于一组次脊221之间或位于次脊221和主脊220之间。
[0047]
主脊之间的中心至中心距离d
pr
可在约25微米至约3000微米的范围内；主脊和最近的次脊之间的中心至中心距离d
ps
可在约5微米至约350微米的范围内；两个次脊之间的中心至中心距离d
ss
可在约5微米至约350微米的范围内。在一些情况下，主脊和/或次脊可随着从基部的距离逐渐变细。主脊在基部处的外表面之间的距离d
pb
可在约15微米至约250微米范围内，并且可逐渐变细至在约1微米至约25微米范围内的较小距离d
pt
。次脊在基部处的外表面之间的距离d
sb
可在约15微米至约250微米范围内，并且可逐渐变细至在约1微米至约25微米范围内的较小距离d
st
。在一个示例中，d
pr
＝0.00898英寸(228微米)，d
ps
＝0.00264英寸(67微米)，d
ss
＝0.00185英寸(47微米)，d
pb
＝0.00251英寸(64微米)，d
pt
＝0.00100英寸(25微米)，d
sb
＝0.00131英寸(33微米)，d
st
＝0.00100英寸(25微米)，h
p
＝0.00784英寸(199微米)，并且h
s
＝0.00160英寸(41微米)。
[0048]
次脊具有从通道230的底部表面230a至次脊221的顶部表面221a测量的高度h
s
。主脊220的高度h
p
通常大于次脊221的高度h
s
。在一些实施方案中，主脊的高度在约25微米至约
3000微米之间，并且次脊的高度在约5微米至约350微米之间。在一些实施方案中，次脊221高度h
s
与主脊220高度h
p
之比为约1:5。主脊220可以被设计成向流体控制膜层200提供耐久性，并且向次通道231、次脊和/或设置在主脊220之间的其它微结构提供保护。
[0049]
流体控制膜200任选地具有设置在流体控制膜层201的底部表面201a上的粘合剂层205。粘合剂层205可允许流体控制膜层200被附接至一些外表面202以在整个外表面上帮助管理液体分散。粘合剂层205和流体控制膜层201的组合形成流体控制带。粘合剂层205可为连续的或不连续的。
[0050]
流体控制膜层201被构造成将流体分散在流体控制膜层201的整个表面上以有利于流体的蒸发。在一些实施方案中，粘合剂层205可以是或者包括排斥粘合剂层205和外表面202之间的界面202a处液体的疏水性材料，从而减少在界面202a处的液体收集。
[0051]
粘合剂层205具有厚度t
a
，并且流体控制膜层201具有从通道230、231的底部表面230a至流体控制膜层201的底部表面201a的厚度t
v
。在一些实施方案中，通道230、231的底部表面230a和粘合剂层205的底部表面205a之间的总厚度t
v
t
a
可以小于约300微米，例如，约225微米。此总厚度t
v
t
a
可被选择为足够小以便允许液体通过在流体控制膜层201边缘处的通道开口从外表面202被有效地芯吸并且进入通道230、231。
[0052]
提供了一种检测和计数样本中至少一种微生物的方法。该方法包括：提供根据本公开的装置，将预定体积的含有至少一种微生物的样本加到间隔元件19的孔隙20中以形成经接种的装置，使覆盖片与基材接触，温育经接种的装置，以及检测靶微生物的菌落在装置中存在与否。在含水样本被置于装置中时覆盖片上的冷水可溶性水凝胶形成组合物被水化并形成水凝胶，并且该水凝胶可自铺展并填充流控制膜的通道。已经意外地发现，菌落将形成此类点状菌落并且不沿着流体控制膜的通道的通道纵向轴线生长。
[0053]
该方法还包括在有利于靶微生物的生长和检测的温度下温育该装置一段时间的步骤。本领域的普通技术人员将认识到温育的温度和时间将取决于多种因素(例如，靶微生物、存在于样本中的营养物质、存在于装置中的营养物质、存在于样本和/或装置中的抑制剂)，并且将相应地调节温育时间和温度。
[0054]
该方法还包括检测靶微生物的菌落在装置中存在与否的步骤。在任一实施方案中，检测装置中靶微生物的菌落是否存在可包括在装置的第一隔室中检测菌落(例如，目测或使用机器视觉检测)。在任一实施方案中，检测装置中靶微生物的菌落是否存在可包括检测与指示剂相关联的变化。在靶微生物的菌落中和/或其周围，指示剂可从第一状态(例如，基本上无色或无荧光)变为第二状态(例如，有色或发荧光)。在任一实施方案中，可对菌落进行计数，并且任选地可记录靶微生物菌落数。在一些实施方案中，可使用诸如自动菌落计数器等自动系统来计数微生物。
[0055]
以下实施方案旨在举例说明本公开而非进行限制。
[0056]
实施方案
[0057]
实施方案1为一种用于生长微生物的装置，所述装置包括：主体构件，所述主体构件包括具有上表面和下表面的自支承防水基材；疏水间隔元件，所述疏水间隔元件粘附到形成侧壁的所述基材的所述上表面，以保持预定量的液体与所述基材接触，其中所述疏水间隔元件中具有孔；流体控制膜，所述流体控制膜处于所述疏水间隔元件的所述孔中；
[0058]
覆盖片，所述覆盖片具有面向内的表面和面向外的表面，所述覆盖片粘附到所述
主体构件的至少一部分；以及设置在所述覆盖片的内表面的一部分上的基本上干燥的第一微生物生长营养物质组合物；粘附到所述第一微生物生长营养物质组合物的第一粘合剂组合物；以及粘附到所述第一粘合剂组合物的冷水可溶性第一水凝胶形成组合物。
[0059]
实施方案2为根据实施方案1所述的装置，其中所述流体控制膜包括多个微复制结构。
[0060]
实施方案3为根据实施方案1至2中任一个所述的装置，其中所述流体控制膜包括沿着通道纵向轴线延伸的多个流体控制通道，所述流体控制通道中的每个流体控制通道均包括表面并且被构造成允许液体在所述通道中毛细运动。
[0061]
实施方案4为根据实施方案1至3中任一个所述的装置，其中所述流体控制膜包括共价键合到所述流体控制通道的所述表面的至少一部分的亲水表面处理物。
[0062]
实施方案5为根据实施方案1至4中任一个所述的装置，其中所述流体控制膜包括设置于所述流体控制通道的所述表面的至少一部分的非共价亲水表面处理物。
[0063]
实施方案6为根据实施方案1至5中任一个所述的装置，其中所述流体控制膜具有小于90
°
的接触角。
[0064]
实施方案7为根据实施方案1至6中任一个所述的装置，所述装置还包括粘附到所述自支承防水基材的所述上表面的第二粘合剂组合物，其中所述第二粘合剂组合物处于所述疏水间隔元件和所述基材之间。
[0065]
实施方案8为根据实施方案1至7中任一个所述的装置，其中所述间隔元件包括疏水泡沫片。
[0066]
实施方案9为根据实施方案8所述的装置，其中所述疏水泡沫为聚苯乙烯泡沫或聚乙烯泡沫。
[0067]
实施方案10为根据实施方案1至9中任一个所述的装置，其中所述覆盖片包括透明膜。
[0068]
实施方案11为根据实施方案10所述的装置，其中所述膜选自聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和有机硅。
[0069]
实施方案12为根据实施方案1至11中任一个所述的装置，其中所述基材为选自聚酯、聚丙烯、聚乙烯和聚苯乙烯的膜。
[0070]
实施方案13为根据实施方案1至12中任一个所述的装置，其中所述胶凝剂选自黄多糖胶、瓜尔胶、刺槐豆胶、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素和褐藻胶。
[0071]
实施方案14为一种方法，所述方法包括：提供根据实施方案1至13中任一个所述的装置；
[0072]
将预定体积的含有至少一种微生物的样本加到所述装置中以形成经接种的装置；使所述覆盖片与所述自支承防水基材接触；温育所述经接种的装置；以及检测所述靶微生物的菌落在所述装置中存在与否。
[0073]
以下工作例旨在举例说明本公开而非进行限制。
[0074]
实施例
[0075]
表1：材料
[0076][0077]
温育和接种
[0078]
从明尼苏达州圣克劳德的微生物学公司(microbiologics incorporated,st.cloud,mn)获取细菌菌株大肠杆菌(atcc 25922)，并且在37℃和200rpm下，在胰酶大豆肉汤(tsb)中将该菌株于innova44培养箱(康涅狄格州恩菲尔德的new brunswick scientific(new brunswick scientific,enfield,ct))中温育过夜。通过用butterfield缓冲液(明尼苏达州圣保罗的3m公司(3m corporation,st.paul,mn))连续稀释培养物样本来制备接种物。稀释培养物样本，以便产生约50
‑
250个菌落形成单位(cfu)计数/1ml接种物的终浓度。
[0079]
制备例1.流体控制膜制造
[0080]
根据美国专利申请20017/0045284(meuler)中描述的挤出压印程序来制备图2的流体控制膜，该专利申请全文以引用方式并入。使用图2的指示符，实施例的流体控制膜具有以下尺寸：dpr＝0.00898英寸(228微米)，dps＝0.00264英寸(67微米)，dss＝0.00185英寸(47微米)，dpb＝0.00251英寸(64微米)，dpt＝0.00100英寸(25微米)，dsb＝0.00131英寸(33微米)，dst＝0.00100英寸(25微米)，hp＝0.00784英寸(199微米)，hs＝0.00160英寸(41微米)。该膜由低密度聚乙烯聚合物(其以商品名“dow ldpe 9551”从密歇根州米德兰的陶氏化学公司获取(dow chemical company,midland,mi))制成。
[0081]
制备例2.流体控制膜的等离子体处理
[0082]
使用plasma
‑
therm 3032间歇式等离子体反应器(其从佛罗里达州圣彼得堡的plasma
‑
therm有限责任公司(plasma
‑
therm llc,st.petersburg,fl)获取)，将含硅膜层[其形成方法描述于美国专利6696157(david)和8664323(iyer)以及美国专利申请2013/0229378(iyer)中]施加于制备例1的流体控制膜。配置仪器以用于通过26英寸低功率电极和中央气体抽吸进行反应离子蚀刻。用由干式机械泵(型号iqdp80，从爱德华兹工程(edwards engineering)获取)支持的罗茨型鼓风机(型号eh1200，从英国伯吉斯希尔的爱德华兹工程(edwards engineering,burgess hill,uk)获取)来抽吸室。rf功率由3kw、13.56mhz固态发生器(rfpp型号rf30s，从美国科罗拉多州柯林斯堡的先进能量工业公司(advanced energy industries,fort collins,co)获取)来递送。所述系统具有5mtorr的标称基础压力。气体的流速由mks流量控制器(可购自马萨诸塞州安多弗mks仪器公司(mks instruments,andover,ma))来控制。
[0083]
流体控制膜的样本被固定在等离子体反应器的功率电极上。在抽吸至基础压力
后，以不同的流速引入气体四甲基硅烷(tms)和氧气(o2)(参见表2)。一旦气体流在反应器中稳定，就向电极施加rf功率(1000瓦)以产生等离子体。等离子体暴露时间也不同(参见表2)。在完成等离子体处理之后，将室与大气连通，并且从室中移除经处理的流体控制膜。
[0084]
表2：用于制备流体控制膜a
‑
d的等离子体处理条件
[0085][0086]
制备例3.含有表面活性剂的流体控制膜
[0087]
根据制备例1的描述来制备流体控制膜，不同的是将0.5重量％的非离子表面活性剂triton
‑
x100掺入在挤出压印程序中使用的低密度聚乙烯聚合物中。将所得流体控制膜指定为流体控制膜e。
[0088]
实施例1.微生物检测装置
[0089]
构造根据图1的装置的微生物检测装置。对于每个装置，主体构件的基材是透明的双轴取向的聚丙烯(bopp)膜(1.6密耳(0.04mm)厚并且在两侧进行电晕处理)，将该膜切成76mm宽
×
102mm长的部分。通过将76mm宽
×
102mm长的聚乙烯膜隔片(威斯康辛州布卢默的最佳塑料公司(optimum plastics,bloomer,w))粘合层压到基材的一侧来完成主体构件。隔片为大约20密耳(0.51毫米)厚，并含有定位在隔片中心附近的圆孔(5.1cm直径)。该圆孔限定了装置的样本接收区的周边。切割流体控制膜(选自表2中指定为a
‑
e的流体控制膜)的圆形部分并将其尺寸设定成适配在孔(5.1cm直径)中并且取向成使得膜的非微复制表面粘合层压到由孔限定的暴露基材表面。
[0090]
装置的覆盖片为透明的双轴取向的聚丙烯(bopp)膜(1.6密耳(0.04mm)厚并且在两侧进行电晕处理)，该膜根据以下程序在一侧上依次涂覆有微生物生长营养物质组合物、粘合剂组合物和瓜尔胶(例如冷水可溶性水凝胶形成)组合物。
[0091]
通过剧烈混合(使用具有jiffy型混合叶轮的空气驱动的顶置式混合器)30g胰酶大豆肉汤(tsb)和500ml纯净水[从milli
‑
q梯度水净化系统(型号#zmqs6v00y，马萨诸塞州比尔里卡的默克密理博公司(merck millipore corporation,billerica,ma))获得]直至tsb完全溶解，来制备微生物生长营养物质涂层组合物。所得溶液的ph为7.3(mettler
‑
toledo fe20 fiveeasy ph计，俄亥俄州哥伦布的梅特勒托利多公司(mettler
‑
toledo llc,columbus,oh))。将瓜尔胶(10g)加入营养物质溶液中并继续剧烈搅拌约10分钟。将所得溶液以14密耳(0.35mm)的间隙设定刮涂到bopp覆盖片膜的一侧上。将被营养物质涂覆的膜在85℃的烘箱中干燥12分钟，以得到约360mg/24in2(2.3mg/cm2)的干燥涂覆重量。
[0092]
将如美国专利5,409,838的实施例4中所述(该专利以引用方式并入本文中)的含有ttc(氯化2,3,5
‑
三苯基四唑)指示剂的丙烯酸异辛酯/丙烯酸(98/2重量比)压敏粘合剂(psa)涂层制剂以2密耳(0.05mm)的间隙设定刮涂到暴露的营养物质涂层上。将所得经涂覆的膜在65℃的烘箱中干燥6分钟，以得到干燥涂覆重量为约180mg/24in2(1.15mg/cm2)的psa
涂层。然后用瓜尔胶粉末涂覆覆盖片膜的被粘合剂涂覆的一侧。均匀地施加粉末，并通过手动摇动膜随后用纸巾轻轻擦拭表面，将过量的粉末从粘合剂层移除。瓜尔胶的最终涂覆重量为约400mg/24in2(2.6mg/cm2)。
[0093]
然后切割经涂覆的覆盖片膜以匹配主体构件的尺寸。通过使用双面粘合剂带沿着隔片的一个边缘(76mm边缘)将覆盖片附接到主体构件(以铰链状方式)来组装成品装置。对于每个装置，覆盖片和主体构件被取向为使得覆盖片的经涂覆的表面面向主体构件的隔片侧。
[0094]
用大肠杆菌接种物来接种成品检测装置。将装置的覆盖片提起，并通过移液管跨流体控制膜加入1ml接种物(即，如上所述的最终稀释液)，使得通道填充有液体。使覆盖片轻轻地返回到其初始位置。所有装置展示了水在通道中的自铺展，使得瓜尔胶被均匀润湿并形成填充流体控制膜的通道的水凝胶。将装置在37℃下温育24小时。在温育期结束时，通过目视检查对红色菌落进行计数。对于所有装置，观察到点状菌落设置在水凝胶的整个表面上。结果呈现于表3中。
[0095]
表3：
[0096]
含有以下的装置菌落(cfu)计数水凝胶的自铺展点状菌落流体控制膜a202是是流体控制膜b144是是流体控制膜c214是是流体控制膜d154是是流体控制膜e180是是
[0097]
本文所引用的所有参考文献和公布全文均明确地以引用方式并入本公开。本文讨论了本发明的例示性实施方案，并且引用了本发明范围内可能的变型。例如，结合一个例示性实施方案描绘的特征可与本发明的其它实施方案结合使用。在不脱离本发明范围的前提下，本发明中的这些以及其它变型和修改对本领域内的技术人员将是显而易见的，并且应当理解，本发明并不限于本文阐述的例示性实施方案。因此，本发明仅受以下所提供的权利要求书及其等同物的限定。