CN102170970A - 用于过滤液体样本的设备、系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种设备和一种系统，其用于使液体经过位于样本井(310)的底部的过滤元件(320)迁移出样本井(310)来过滤样本井(310)中的样本液体。该设备和系统包括注射器(100)和密封件(200)，该密封件如此围绕注射器(100)的喷嘴(140)布置，注射器(100)可调节至以基本气密方式与样本井(310)的上部相连接。本发明还涉及过滤液体样本的方法和将该系统用于过滤洗提血的用途。

Description

用于过滤液体样本的设备、系统和方法
技术领域
本发明涉及根据所附的独立权利要求前序部分的、过滤液体样本的设备、系统和方法。本发明还涉及本发明系统被用于过滤洗提血的用途。
背景技术
多井过滤是在化学和生物化学领域中用于同时过滤在样本板的样本井中含有的悬浮物的常用技术。通常，先对井中悬浮物进行处理，比如用溶剂淋洗或用试剂将其中一种材料沉淀，然后多种悬浮物被同时过滤，以分离出想要的材料。
常规的多井过滤组件通常包括具有用于接纳液体样本的多个井的过滤板或分离板、和具有用于收集滤出物的多个井的收集板。过滤板和收集板层叠布置，从而一个收集井对准一个过滤井。常规的多井过滤板如微量滴定板具有布置成2∶3矩形矩阵的96个或384个井，用于同时执行多种化验。每个井通常含有分离介质如滤膜，用于从导入至分离板中的流体分离出成分并允许流体中的液体部分被过滤到收集板中。
根据应用场合，负压或正压通常被用在多井过滤组件中以迫使液体通过分离介质。一般，过滤组件包括壳体，其具有用于产生压差的机构。
美国专利文献US6338802公开一种用于处理多流体样本的微滤装置。该设备包括具有多个纵列的第一板和通过空腔与第一板隔开的第二板，每个纵列具有位于一端的过滤元件和位于过滤元件之下的排流管，第二板具有与多个纵列对齐的多个收集井，用于接纳来自排流管的样本流体。第二板还包括多个邻近收集井的延伸穿过第二板的通风孔。该装置还包括位于第一板和第二板之间的空腔中的透气材料，其中透气材料有效地允许自第二板下方抽取的真空通过通风孔到达第二板上方的压域并到达多个纵列，从而将流体从纵列抽吸到收集井中并阻止悬浮粒越过第二板的顶部，从而防止井间交叉污染。
美国专利文献US5141719描述一种用于对多份样本执行过滤的板组件。该组件包括具有多个孔的顶板、具有足够尺寸以横跨所述多个孔的多孔材料的单层、具有多个管的刚性的单件式导料板、和具有多个与所述多个孔和多个管对齐的井的底板。该组件还包括用于通经顶板、导料板和底板抽成真空以将液体从孔经管被抽吸入井中的机构。
已知的多井过滤设备的一个缺点在于，当在过滤过程中使用负压或正压时，单个有缺陷的样本井会扰乱所有其它井的过滤，这是因为缺陷井造成压力泄漏。已知设备还被证明不可靠，有些样本在过滤过程中仅被部分过滤。问题还会出现在过滤过程结束之时以及之后液滴从过滤井滴入收集井。此外，已知设备的自动化很困难且复杂，造价昂贵。
发明内容
本发明的主要目的是减少甚至消除现有技术中的上述技术问题。
本发明的目的是提供有效精确地过滤液体样本的设备、系统和方法。
本发明的目的还在于提供过滤在样本板的样本井中的液体样本的设备、系统和方法，从而样本板的有缺陷的井不会干扰其它井的过滤过程。
本发明的目的还在于提供过滤在样本板的样本井中的液体样本的设备、系统和方法，从而在过滤结束之时和之后的滴液问题可得以避免。
本发明的目的还在于提供同时过滤在样本井中的多份液体样本的系统。本发明的目的还在于提供独立过滤样本井中的多份液体样本的系统。
为实现上述目的，本发明的设备、系统和方法的特征如所附独立权利要求的特征部分所示。本发明的优选实施例在从属权利要求中予以描述。
在本文中的本发明实施例不应理解为对所附权利要求书的适用范围的限定。本文中的动词“包括”是开放式定义，不排除其它未列举特征的存在。在独立权利要求中的特征可相互自由组合，除非另有明确说明。
根据本发明的典型设备包括注射器，该设备用于通过使液体经过位于样本井底部的过滤元件移出到样本井之外来过滤样本井中的液体。根据本发明的典型设备还包括密封件，密封件如此布置在注射器喷嘴的周围，即，注射器可被调节至以基本气密的方式与样本井的上部相连接。
本发明的设备可用于过滤多种液体例如生物流体。通过使用可控的正压，液体被迫经过过滤元件。如此产生正压，在保持注射器与基本气密与样本井上部基本气密连接的同时，配送空气到样本井。该样本井可以是具有多个井的样本板的独立井或单个井。
过滤元件是指分离介质，其适用于在正传送液体通过分离介质时将一种或多种成分从液体样本中分离出。过滤元件可以由诸如多孔塑料、金属丝网、纸或玻纤等材料制成，其位于样本井底部，能够覆盖样本井底部例如10％-30％、20％-50％、40％-70％、60％-90％、甚至100％的表面积。
注射器是指用于转移量定体积的液体和/或气体的现有技术已知的常规实验室仪器。通常，注射器包括保持量定体积的液体和/或气体的筒体、以可动方式布置在筒体中的活塞以及抽取和分配液体和/或气体的喷嘴。
密封件通常由诸如硅橡胶等弹性材料制成，其提供注射器和样本井上部之间的气密连接，而无须使用大的压紧力。一般，密封件如此围绕喷嘴布置，即，当注射器以基本气密的方式与样本井上部连接时，注射器不与样本井相接触。
当样本井中的液体样本能通过使用分配空气到样本井中的注射器而迁移经过过滤元件时，注射器和样本井上部之间的连接“基本气密”。换句话说，该连接不必完全气密封，只要连接处的孔不妨碍过滤即可。
本发明设备的优点在于，在底部有过滤器的液体井中的液体样本能够很容易被过滤。
根据本发明的实施例，密封件沿喷嘴的外表面可动地布置。提供沿着喷嘴可移动的密封件的优点在于，注射器末端与样本井底部之间的间隔可变。通过沿喷嘴移动密封件，注射器末端例如布置并保持在液位上方一定的距离。在一些情况下，注射器末端能够布置在液位下方，借此在分配空气到样本井中时，液体样本被有效地混合。
根据本发明的优选实施例，密封件可从喷嘴拆下。可拆卸的密封件的优点在于密封件能进行更换。通过换上不同类型的密封件，该设备可用于多种样本井。因此，可拆卸的密封件使得本发明的设备为多用途装置。
根据本发明的实施例，密封件是空心筒。对于96井的样本板来说，该筒的内径例如可以为1-5mm，优选为2-3mm。该筒的外径例如可以为8-9mm。该筒的长度例如可以为0.1-10mm，优选为1-5mm。
根据本发明的优选实施例，接触样本井上部的密封件的端部带斜面。该密封件可以如此带有斜面，即，斜面端与样本井上部的形状匹配。斜面端的一个优点在于可以较小的力实现气密连接。
根据本发明的典型的液体样本过滤系统包括具有保持液体样本的多个样本井的样本板，至少一个样本井在其底部具有过滤元件。典型的系统还包括注射器阵列和用于控制注射器操作的控制器单元。在根据本发明的典型系统中，至少一个所述注射器包括密封件，该密封件如此布置在注射器喷嘴的周围，即，注射器可调整至以基本气密的方式与样本板的样本井上部连接。
样本板例如可以是具有例如6、24、96、384或1536个样本井的常规微量板或微量滴定板，其以2∶3的矩形矩阵形式布置。微量板的每个井通常具有大致在几微升至数百微升之间的容积，例如在1-5000微升的范围。样本板的样本井能够成行列布置，或者成直线布置。
优选的是，该系统的每个注射器包括围绕喷嘴布置的密封件。优选的是，样本板的所有样本井包括过滤元件。
本发明的系统的优点在于，样本井板中的有缺陷的井不会妨碍其它井中的过滤过程。此外，对于根据本发明的系统，一个或多个样本井可以同时过滤。
根据本发明的实施例，控制单元布置成独立控制注射器的操作。控制器单元例如能够布置成通过移动连接到活塞的杆来移动活塞。
根据本发明的、用于过滤样本井(样本井底部具有过滤元件)中液体样本的典型方法包括将空气抽入注射器、调整注射器至与样本井上部的基本气密连接；将空气从注射器分配到样本井中，借此，液体样本的一部分通过过滤元件迁移离开样本井。
被抽入注射器且随后被分配到样本井中的空气量例如取决于样本井容量。对于常规的96井的样本板，所用的空气量可以为例如0.5-2毫升或1-3毫升。
根据本发明的实施例，该方法包括引导液体样本的经过滤部分进入另一样本井。优选的是，保持液体样本的样本板和经过滤的液体样本被引导至其中的样本板以层叠布置，从而这些板的井彼此对齐。
根据本发明的实施例，该方法包括将空气从样本井吸入注射器中，液体借此因负压而被经过过滤元件被抽吸入样本井中。在过滤之后在仍保持注射器与样本井上部基本气密连接的同时抽吸空气的优点在于可以避免滴液的问题。
本发明还涉及本发明系统被用于过滤洗提血的用途。洗提血通常通过具有含钙蛋白质溶液的洗提血而制得。在洗提过程中，血清成分被洗提成洗出物。此外，至少一些血红细胞分裂，从而血液成分如血红蛋白和细胞壁部分进入洗出液。通常，洗提液还包括纸纤维。对于本发明系统用于过滤洗提血的用途，可以避免由于血斑浮于液面导致的测量问题。此外，对于该系统的用途，洗提血所含有的纸纤维可被除去。
附图说明
尤其是在所附的权利要求书中描述了被认为是本发明特点的新颖特征。然而，发明自身(关于其结构及其操作方法)连同其附加的目的及其优点将在结合附图阅读以下对具体实施方式的描述时从中了解到，其中：
图1A-1D示出使用根据本发明实施例的设备过滤液体样本的过程；
图2示出根据本发明的实施例的系统；和
图3示出根据本发明另一实施例的系统。
具体实施方式
图1A-1D示出了用根据本发明的实施例的设备过滤液体样本的过程。
用于过滤液体样本的设备包括注射器100。注射器100包括用于保持量定体积的空气的筒体110、以可动方式布置在筒体110中的活塞120、与活塞120相连的杆、和喷嘴140，空气通过该喷嘴可被抽吸和分配。
该设备还包括围绕注射器100的喷嘴140布置的密封件200。由弹性材料制成的密封件200布置成可沿喷嘴的外表面活动，从而当注射器100以基本气密方式与第一样本井310的上部相连接时，注射器100的末端和第一样本井310的底部之间的距离可变。
保持在第一样本井310中的液体样本被处理从而析出所要的样本成分。第一样本井310包括位于样本井310底部处的过滤元件320。过滤元件320用于在使液体迁移经过过滤元件320时从液体中分离出析出成分。第二样本井410布置在第一样本井310的下方，以收集滤出物例如液体。
图1A所示的是过滤过程的第一步，其中通过移动杆130将空气吸入筒体110。在此步骤中，注射器100不与第一样本井310接触。接下来，如图1B所示，注射器100被调整至以基本气密方式与第一样本井310的上部相连接。
然后，如图1C所示，空气从注射器100被分配到第一样本井310中。所分配的空气产生正压，其迫使液体经过过滤元件320。迁移经过过滤元件320的液体部分被导入第二样本井410中。
在想要的液体样本量被过滤之后，在仍保持注射器100以基本气密方式与第一样本井310相连的情况下，通过将空气吸入注射器100中产生负压。从而，悬吊于过滤元件320处的液滴被抽吸入第一样本井310中。
在如图1D所示的过程的最后一步中，注射器100被移走而不与第一样本井310接触。
图2示出了根据本发明的实施例的用于过滤多份液体样本的系统。该系统包括第一样本板300，其具有多个用于在过滤之前保持多份液体样本的第一样本井310。每个所述第一样本井310在底部具有过滤元件320。
该系统还包括注射器100阵列。每个注射器100包括围绕注射器100的喷嘴140布置的密封件200。注射器100被调节至以基本气密封的方式与第一样本板300的第一样本井310的上部相连。
该系统还包括用于控制杆130的移动的控制器单元500。与活塞120相连的杆130在竖向上同时运动或独立运动。
在第一样本板300下面的是具有多个第二样本井410的第二样本板400。第一样本板300和第二样本板400层叠布置，从而第一样本井310与第二样本井410对齐。
根据本发明的系统的另一例子如图3所示。图3示出第一致动器510，其用于移动注射器100的杆130以将空气吸入筒体110和将空气排出筒体110。第二致动器520用于在竖向上相对于第一样本板300和第二样本板400移动注射器100。样本板300、400布置成可以在水平方向上移动，以将每一个井310/410均置于注射器100之下。
附图所示出的仅为本发明的多个有利的实施例。本领域技术人员将明白，本发明将不仅仅局限于上述例子，本发明还可以在之后所示出的权利要求书的范围内进行变化。本发明的一些可能的实施例将在从属权利要求中加以描述，但是它们不将视作对本发明本身的保护范围的限制。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于过滤液体样本的系统，该系统包括：
-样本板(300)，包括用于保持液体样本的多个样本井(310)，至少一个所述样本井在底部具有过滤元件(320)；
-注射器(100)阵列；和
-用于控制注射器操作的控制单元(500)
其特征在于，至少一个所述注射器包括密封件(200)，该密封件如此围绕该注射器(140)的喷嘴布置，该注射器可调节至以基本气密方式与该样本板的样本井的上部连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制单元(500)布置成独立控制该注射器(100)的操作。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征是，该密封件(200)布置成可沿该喷嘴(140)的外表面运动。
4.根据权利要求1或3所述的系统，其特征是，该密封件(200)可从该喷嘴(140)上被拆卸下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征是，该密封件(200)是空心筒体。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征是，该密封件(200)的与该样本井(310)的上部接触的端部带斜面。
7.一种用于过滤在样本井(310)中的液体样本的方法，该样本井的底部具有过滤元件(320)，其特征在于，该方法包括：
-将空气吸入注射器(100)；
-将该注射器调节至以基本气密方式与该样本井的上部相连接；和
-从该注射器分配空气到样本井中，此时部分液体样本经过该过滤元件被移出样本井。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法包括将液体样本的经过滤部分引导入另一样本井(410)。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，该方法包括将空气从该样本井(310)吸入注射器(100)，此时液体因负压被抽吸经过过滤元件(320)而被吸入所述样本井。
10.将根据权利要求1所述的系统用于过滤洗提血样本的用途。

Claims (11)

1.一种设备，其用于通过使液体经过位于样本井的底部的过滤元件(320)迁移出样本井来过滤样本井(310)中的液体样本，该设备包括注射器(100)，其特征在于，该设备包括密封件(200)，该密封件如此围绕该注射器的喷嘴(140)布置，该注射器可调节至以基本气密方式与该样本井的上部相连接。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征是，该密封件(20)布置成可沿该喷嘴(140)的外表面运动。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征是，该密封件(200)可从该喷嘴(140)上被拆卸下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征是，该密封件(200)是空心筒体。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征是，该密封件(200)的与该样本井(310)的上部接触的端部带斜面。
6.一种用于过滤液体样本的系统，该系统包括：
-样本板(300)，包括用于保持液体样本的多个样本井(310)，至少一个所述样本井在底部具有过滤元件(320)；
-注射器(100)阵列；和
-控制注射器操作的控制单元(500)
其特征在于，至少一个所述注射器包括密封件(200)，该密封件如此围绕该注射器(140)的喷嘴布置，该注射器可调节至以基本气密方式与该样本板的样本井的上部连接。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制单元(500)布置成单独控制该注射器(100)的操作。
8.一种用于过滤在样本井(310)中的液体样本的方法，该样本井的底部具有过滤元件(320)，其特征在于，该方法包括：
-将空气吸入注射器(100)；
-将该注射器调节至以基本气密方式与该样本井的上部相连接；和
-从该注射器中分配空气到该样本井，部分液体样本借此经过该过滤元件移出样本井。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法包括将液体样本的经过滤部分引导入另一样本井(410)。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，该方法包括将空气从样本井(310)吸入注射器(100)，液体此时因负压被抽吸经过过滤元件(320)而被吸入所述样本井。
11.将根据权利要求6所述的系统用于过滤洗提血的用途。
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