具体实施方式
本说明书的方面涉及单次使用的一次性样本储存和提取装置。样本储存和提取装置构造成收纳样本基底的至少一部分。在一些实施例中,样本储存和提取装置可联接到样本收集装置上,以从样本储存和提取装置的样本基底上的样本收集装置接收生物样本的至少一部分。此外,样本储存和提取装置可构造成储存接收到的样本来进一步处理和分析。在一个实施例中,样本储存和提取装置可构造成便于使液体流过具有生物样本的样本基底的期望区域,以便于清洗和提取来自样本基底的样本。在某些实施例中,样本储存和提取装置可与温度控制装置整体结合,以便于控制洗脱溶液的加热至期望的温度。作为备选或此外,在一些实施例中,样本储存和提取装置可联接到另一个外部装置上以用于样本洗脱和处理。在非限制性实例中,外部装置可包括流体装置。
本公开内容的样本储存和提取装置可用于构造成以受控方式执行一个或更多个生物样本的收集、转移、储存和分析中的一个或更多个的组件或系统。举例来说,样本储存和提取装置可用于系统中,系统用于收集期望的生物源分析物,诸如,核酸、蛋白质和其相应的片段。应当注意的是,用语"样本"和"生物样本"可在本申请各处互换使用。生物样本的非限制性实例可包括唾液、血液、血清、淋巴液、口腔细胞、粘膜细胞、脑髓液、精液、粪便、血浆、尿液、细胞的悬液,或细胞和病毒的悬液。此外,生物样本可包括来自植物群和动物群的样本。在非限制性实例中,生物样本可包括用于群体遗传学的植物或真菌样本。在一个实例中,组件可用于生物样本的储存和分析的目的,以用于诸如但不限于收集罪犯数据库的口腔细胞样本、收集犯罪现场样本(即,再水化的血液、精液、唾液和其液体样本);收集性侵犯样本;收集用于群体遗传或基因测试研究的口腔样本;收集用于呼吸道感染诊断的鼻样本;从食物源收集细菌或寄生虫样本;收集屠宰场处的肉的血液来用于肉溯源;或从动物收集生物样本来用于兽医诊断。应当注意的是,在收集时,生物样本可或可不存在于样本源自的生物体中。举例来说,生物样本可包括在犯罪现场的地板上飞溅的血液样本。
在某些实施例中,样本储存和提取装置为单次使用的一次性装置,其构造成保持样本基底,以便于溶液流过设置在样本储存和提取装置中的样本基底的期望区域。在一些实施例中,样本储存和提取装置可经由连接的仪器与用于样本洗脱和处理的流体装置操作关联。在某些实施例中,样本储存和提取装置可为还包括样本收集装置的系统的一部分。在一个实施例中,样本收集装置可构造成收纳至少一个样本收集部件。样本收集部件构造成收集生物样本。样本储存和提取装置的样本基底可构造成收纳和储存来自样本收集装置的样本的至少一部分。在一些实施例中,单次使用的一次性样本储存和提取装置的一个或更多个部分可构造成一次性使用,以经由样本储存和提取装置减少或防止污染或传播感染。在某些实施例中,样本储存和提取装置可构造成生物样本的可靠且可再现的收集、转移和储存。在某些实施例中,从样本收集装置转移至样本储存和提取装置的生物样本的百分比是可再现的。
在一些实施例中,样本基底可包括至少一种稳定剂,其保存至少一种生物样本分析物来输送或储存。用于储存介质的适合试剂的非限制性实例可包括弱碱、螯合剂和可选地尿酸或尿盐中的一者或更多者,或为单独或与表面活性剂高离液盐的添加。在一个实施例中,样本基底可具有围绕样本基底的转移区域设置的视觉描绘,使得如果样本收集和提取装置从组件或系统除去,则操作者可知道材料沉积在何处,而不干扰组件或系统。
在一些实施例中,样本储存和提取装置的设计便于样本的安全收集、转移和储存,同时防止使用者与样本的任何非期望的接触,同时样本从样本收集装置转移至样本储存和提取装置,或同时储存样本。举例来说,在一些实施例中,样本储存和提取装置可包括盖,一旦样本从样本收集装置转移至样本储存和提取装置,则盖包围样本。包围的生物样本可运输至期望的目的地(例如,实验室)来进一步分析。在一个实施例中,可允许封壳竖立期望的时间段,以允许在输送封壳之前干燥样本基底。在其它实施例中,封壳可连同干燥剂在输送之前设置在壳(例如,箔袋)中。在一个实施例中,装置的基底盖可在干燥期间保护样本以免非期望的接触。
在某些实施例中,样本储存和提取装置可便于试剂流体流过样本基底的期望区域,以便于从样本的清洗或分析物洗脱。样本可为湿样本或干样本。例如,样本可为干血液样本。在一些实施例中,试剂流体可通过使期望的区域与样本基底的其余部分隔离来穿过样本基底的期望区域。隔离可使得试剂流体的主要部分可仅穿过样本基底的期望区域。在一个实施例中,试剂流体可穿过样本基底的隔离区,以从样本基底提取生物样本的至少一部分。在一个实例中,试剂流体可沿垂直于样本基底的平面的方向穿过隔离部分。隔离样本基底的区域便于一个或更多个测试,其将应用于由压缩隔离的样本基底的部分。有效地隔离样本基底的部分便于测试的样本的一致质量。例如,即使在样本基底上收集的血液量变化,样本储存和提取装置也构造成提取和/或分析来自隔离区的样本多次,以便于测试的样本的一致量。如将认识到的那样,对于易于均匀地吸出的市售样本基底,分析样本基底的确定区域等同于分析原样本材料的相同量。改善可用于样本基底的处理的自动解决方案允许诸如需要高吞吐量分析的制药行业的领域中的样本储存和提取装置的增加的使用。样本基底的非限制性实例可包括多孔样本基底、Whatman FTA™卡片、纤维素卡片,或它们的组合。
在某些实施例中,样本储存和提取装置可包括两个部分、基底框架和基底盖。样本储存和提取装置的两个部分可包括样本基底、压缩组件、流体通道、弯曲部、可选地、加热元件,以及一个或更多个膜片。在一些实施例中,样本储存和提取装置可包括多层结构。多层结构可构造成收纳样本基底和一个或更多个流体通道。流体通道可构造成在样本基底与一个或更多个外部装置之间提供流体连接。基底框架和基底盖可包括便于流体流过设置在样本基底上的相关区域(例如,在施加样本区域的中心处)的特征。
在一些实施例中,样本储存和提取装置可包括压缩组件,其具有压缩部件和副部件。压缩组件构造成隔离样本基底的部分或区,同时允许流体接近隔离区。在一个实施例中,压缩组件可构造成隔离样本区域,其中样本区域为具有样本的样本基底的一部分。隔离区可包括设置在样本基底上的样本的至少一部分。在一个实例中,基底框架可具有对应于由压缩组件限定的隔离区的开口。连同副部件的压缩组件的压缩部件可构造成相对于流体向样本基底的隔离区提供隔离,流体可流过样本基底以处理设置在样本基底上的样本。隔离区中的样本的部分可在最小化流体吸入设置在隔离区外的样本基底的区域中的同时处理和分析。
此外,样本储存和提取装置可包括具有至隔离区的通路的流体入口。在一个实例中,当压缩组件压制样本基底时,流体入口可具有至隔离区的通路。压缩组件可通过将压缩部件和副部件设置在样本基底的相对侧上和沿相反方向朝彼此压制压缩部件和副部件来限定隔离区来压制样本基底。此外,样本储存和提取装置可包括从隔离区接收流出流体的流体出口。样本储存和提取装置中的流体可朝向或远离隔离区流动。举例来说,流体可朝隔离区引导来用于样本提取。此外,流体可在样本提取之后引导离隔离区。流体出口可至少在压缩组件压制多孔样本基底时经由对应于隔离区的基底框架中的开口提供。流体入口和出口可允许装置连接到外部装置上,外部装置提供流体和/或收集提取的样本。
在某些实施例中,样本储存和提取装置可包括弯曲部,其构造成围绕样本区域设置。此外,弯曲部可构造成分配施加的力来形成隔离区。在一些实施例中,样本储存和提取装置可包括双弯曲部设计。在操作中,双弯曲部设计便于围绕隔离区域施加一致压力。围绕隔离区域施加一致压力加强隔离区域的密封。除便于围绕隔离区的一致压力之外,弯曲部在使用相对低的施加力值的同时还便于压缩部件跨过隔离区域上方的空隙。
在一些实施例中,样本储存和提取装置的基底盖可包括盖,诸如但不限于折叠盖或滑动盖,以保护样本基底免于在处理和运输期间意外接触或污染。此外,当样本储存和提取装置可操作地联接到下游装置或仪器上时,盖允许洗脱流体流过样本基底。
在某些实施例中,为了从样本基底提取样本,洗脱流体或提取缓冲液可使用设在样本储存和提取装置中的入口和出口连接流过样本基底。在这些实施例中的一些中,压缩部件的密封特征可与样本基底直接接触,以便于流体流过施加的样本区域的隔离区。在一个实例中,洗脱流体在使流体流过样本基底之前加热至期望的温度。施加的外力(从外部仪器)相对于样本基底推动密封特征且因此流体通道来洗脱穿过相关区域的流,且外力也密封样本储存和提取装置与仪器连接件之间的入口/出口通道。在一个实施例中,施加的外力抵靠样本储存和提取装置的弯曲部推动,弯曲部继而又引起压缩环的密封特征抵靠样本基底推动,由此产生隔离区。除提供隔离区之外,样本储存和提取装置可构造成将样本的至少一部分从样本收集装置转移,且将样本输送至样本分析仪器。在一些实施例中,在提取缓冲液之后,可允许清洗缓冲液流过隔离区。举例来说,可允许清洗缓冲液流过隔离区以从样本除去污染物。
图1示出了示例性样本储存和提取装置10的设计的分解视图。样本储存和提取装置10包括基底框架12和基底盖13。样本基底14的至少一部分可设置在基底框架12上。在某些实施例中,基底框架12可包括多层结构。基底框架12的多层结构可包括保护层16。在一个实例中,保护层16可构造成保护对接端口22免受污染。此外,基底框架12可包括保护层16、基层18和保持底座20。保护层16构造成穿孔或分解,以允许流体装置(未示出)接近底层18的对接端口22。对接端口22可用于试剂流体的流体入口和/或出口端口。保持底座20可包括构造成收纳样本基底14的基底凹陷24。保持底座20还可包括第一流体通道26,使得从对接端口22到样本基底14/从样本基底14到对接端口22的流体仅与设置在流体通道26的入口处的隔离区(未示出)内的样本基底14接触。在一个实例中,流体通道26可为微流体通道。流体通道26便于流体源(未示出)与样本基底14之间的流体连通。流体源可在样本储存和提取装置10的外部。
基底盖13可包括盖底座30、盖层40和膜片44。保持底座20和盖底座30一起形成构造成容纳样本基底14的容置部,同时保护样本基底14免于与使用者的非期望意外接触或意外暴露于环境流体。因此,设置在样本基底14上的样本免于与使用者非期望接触或非期望暴露于环境流体。在所示实施例中,盖底座30构造成沿大体上由箭头32表示的方向在保持底座20上滑动。
为了最小化洗脱流体的吸入,保持底座20或盖30或两者可包括压缩组件。在一些实施例中,压缩组件可设置在弯曲部上。具体而言,在一些实施例中,压缩组件的压缩部件可设置在弯曲部上,且压缩组件的副部件可不设置在弯曲部上。
确定量的外力可施加成相对于样本基底密封压缩部件和副部件,以流过/穿过相关的洗脱区域。压缩部件34的非限制性实例可包括基底盖13的表面上的升高的环形凸台或压缩环,其与样本基底14接触,以在力施加到弯曲部38上以围绕样本基底14的隔离区有效密封通道时,密封样本基底14的至少一部分。压缩部件34可设置在一个位置上,以便与存在于保持底座20上的通孔27对准。基底盖13还可包括弯曲部38。在所示实施例中,基底凹陷24中的流体通道26可从入口/出口横穿至弯曲部38的中心。弯曲部38可构造成围绕隔离区提供均匀压力。在操作中,施加到样本储存和提取装置10上的外力可转移至弯曲部38。弯曲部38上的力可引起压缩部件34抵靠样本基底14推动,以在样本基底14上产生隔离区。隔离区可密封,且与样本基底14的其余部分隔离,使得隔离区与设置在隔离区外的样本基底14的区域之间没有流体连通。密封区域可对应于基底14的区域39,其与压缩部件34接触。因此,当压缩部件34的密封特征为环形式时,密封区域可为具有与密封特征的面或接触表面类似的区域的圆的形式。应当注意的是,压缩部件34的尺寸和形状可取决于对于隔离区期望的尺寸和形状,基于装置的给定应用或使用变化。在某些实施例中,压缩部件34的第一部分和第二部分可压制样本基底14以提供隔离区。具体而言,压缩部件34的第一部分和第二部分可压制样本基底14的相对侧以提供隔离区。在一个实施例中,第一部分可具有至流体入口的通路,且第二部分可具有至流体出口的通路。
样本储存和提取装置10还可包括盖层40。盖层40可包括对应于第一流体通道26对应的第二流体通道37。在设置在样本基底14中的样本的流过洗脱的情况下,流体可泵送穿过流体通道37和样本基底14,且经由第一流体通道26穿过。在单相流体通路的情况下,第一流体通道26可包括疏水膜片,以允许空气穿过但不允许其它流体穿过。洗脱流体可经由流体通道37泵送往返于样本基底14来加强洗脱。盖层40还可包括对应于基层18的界面端口22的对接端口42。分别设置在保持底座20和基底盖13上的两个端口22和42分别利用保护层16和44密封,以在保持件的装卸期间最小化污染。
样本储存和提取装置10的各种层可由塑料制成。在一些实施例中,样本储存和提取装置10的一些或所有构件可为一次性性质。举例来说,样本储存和提取装置10的压缩部件可为一次性性质。在一些实施例中,样本基底框架10可使用添加制造制成。有利地,添加制造技术可允许装置采取各个关键构件(例如,基底框架)的单个结构而非多层构件的形式。在一个实例中,样本储存和提取装置可使用低成本和高吞吐方法制成,诸如但不限于注射模制。
在某些实施例中,具有样本基底14的样本储存和提取装置10可操作地联接到样本收集装置(未示出)上。样本收集装置可包括样本收集部件,诸如但不限于拭子(swab)。样本储存和提取装置10可构造成便于样本由训练或未训练的使用者一致应用于样本基底14。在一个实施例中,在生物样本转移之后,可丢弃样本收集装置的至少一部分。在样本储存和提取装置10的处理期间,基底盖13构造成保护样本基底14免于样本的意外和/或非期望接触。在操作中,将样本基底14可操作地联接到样本收集装置上自动地滑动基底盖13,且露出样本基底14。在由使用者除去样本基底框架10后,基底盖13再定位在样本基底上以用于处理保护。
在所示实施例中,盖层40包括允许流体流过相关区域(例如,隔离区)的特征。然而,可注意到,构造成允许流体流的特征可存在于盖底座30、盖层40或两者中。在一个实施例中,流体通道可使用一层或更多层塑料样本基底产生。
图2和3示出了保持底座12(图1)上的基底盖13(见图1)的两个不同位置。在图2的所示实施例中,具有样本基底14(见图1)的保持底座12露出而用于样本转移。而在图3的所示实施例中,具有样本基底14的保持底座12被覆盖,以用于处理、输送和样本洗脱。在一个实施例中,当样本储存和提取装置10可操作地联接到分析单元时,基底盖13可用于覆盖设置在基底14的隔离区中的样本。举例来说,当样本储存和提取装置10的一部分可操作地联接到外部装置(未示出)上时,基底盖13可用于在分析期间覆盖样本。在另一个实施例中,在分析之后,当需要时,滑动基底盖13可移动来露出样本。应当注意的是,外部装置可为在样本储存和提取装置外的任何装置或仪器。外部装置的非限制性实例可包括流体装置(例如,微流体装置)、分析仪器、构造成与样本储存和提取装置10的部分匹配的装置,或它们的组合。在特定实例中,外部装置可为微流体装置。
此外,样本储存和提取装置10插入流体装置可使保护层16和44(见图1)穿孔,由此便于流体从流体装置经由流体通道26和37(见图1)泵送至样本基底14。在一个实例中,在外部装置为流体装置的情况下,一旦样本储存和提取装置10可操作地联接到外部装置上,则外部装置内的促动器可将力施加到弯曲部38上来相对于样本基底14密封压缩部件34。
图4-5示出了具有可滑动的结构的图1-3中的样本储存和提取装置10的备选实施例。在所示实施例中,样本储存和提取装置50包括可折叠的结构。具体而言,样本储存和提取装置50包括可折叠到彼此上的基底框架54和基底盖56。基底框架54和基底盖56可使用活铰链58或其它紧固件联接,这允许基底框架54和基底盖56可逆地折叠和展开。具体而言,活铰链58或其它紧固件可使得基底框架54和基底盖56可如期望那样折叠和展开一次以上。在所示实施例中,基底盖56可包括设置在基底盖56的至少一部分上的叠层57。叠层57可构造成向设置在基底盖上的一个或更多个构件提供保护。可注意到,连同基底盖56的叠层57可限定流体通道73。
在一个实施例中,活铰链58可包括一个或更多个细柔性铰链或弯曲部。在一个实例中,活铰链58可由与基底框架54和基底盖56相同的材料制成。用于基底框架54和基底盖56的材料的非限制性实例可包括塑料,例如,聚丙烯。活铰链58可构造成限制基底框架54与基底盖56之间的相对旋转运动。此外,活铰链58可构造成向组件50提供抗疲劳。在一个实例中,活铰链58可为注射模制的。在另一个实例中,包括子构件的整个样本储存和提取装置50可注射模制。在施加确定量的力后,活铰链58可弯曲,使得负载施加到样本收集部件上,以有助于样本从样本收集部件转移至基底框架54。
基底框架54可包括构造成收纳样本基底64的样本基底区域62。样本基底区域62可包括支座区域66,以将样本基底64机械地联接到样本基底区域62上。在一个实施例中,支座区域66可包括一个或更多个紧固件来将样本基底64联接到基底框架54上。在另一个实施例中,支座区域66提供待施加的粘合剂的位置来将样本基底64联接至基底框架54。样本基底区域62可包括间隙抵消部(standoff)68,以及用于清洗和洗脱的出口端口空隙70。在一个实施例中,出口端口空隙70可用作匹配构件的空隙孔,其中匹配表面可用作出口端口。出口端口空隙70可对应于压缩组件的压缩部件84的位置。在所示实施例中,压缩部件84设置在基底盖56或叠层57中。压缩组件的副部件在所示实施例中未示出。
如下文参照图7所述,在一些实施例中,副部件可设置在基底框架中。然而,在其它实施例中,基底框架54可形成外部装置的一部分,或可单独地提供。压缩部件84可构造成在样本基底64上提供隔离区,其中隔离区大体上由参考标号71表示。基底框架54可包括在样本储存和提取装置处于折叠构造时设置在基底盖56或叠层57中的用于入口端口82的空隙孔72。入口端口82继而又连接到设置在基底盖56或叠层57(见图5)中的流体通道73上。在操作中,在样本储存和提取装置的同一侧上具有入口端口82和出口端口空隙70允许外部流体装置的较容易的连接。在洗脱期间,基底64在压缩部件84与副部件之间压缩。
如参照图6详细所述,压缩部件84可设置在基底盖56上,且副部件可设置在基底框架54或外部装置中。在压缩组件的副部件为外部流体装置的一部分的情况下,压缩组件的副部件可构造成经由出口端口空隙70的开口接近样本基底64。在压缩组件的副部件设置在基底框架54中的情况下,压缩组件的副部件可在与图4中所示的出口端口空隙70相同的位置。在一个实施例中,压缩部件84、副部件或两者可包括压缩环。压缩组件的部件可构造成压制样本基底64的相对侧,且允许流体流过样本基底64的限定区域71。
此外,基底框架54也可包括抵消部74,其构造成在样本储存和提取装置50例如折叠来储存样本来分析时,保持基底框架54与基底盖56之间的空隙。基底框架54和基底盖56还可分别包括抵消部76和78,以在装置50折叠时保持基底框架54与基底盖56之间的空隙。此外,基底盖56可包括卡扣特征80,其连同抵消部74保持折叠的样本储存和提取装置50的闭合状态。卡扣特征80可对应于存在于基底框架54上的抵消部74。
在所示实施例中,参考标号59可用于表示具有基底盖56和叠层57的组合结构。在一个实施例中,组合结构59可包括弯曲部86。弯曲部86可构造成将一致的力施加到样本基底64上,以在样本基底64的部分中形成隔离区域(未示出)。在示例性实施例中,弯曲部86的弯曲部85和87可形成双弯曲部设计。在一个实施例中,压缩部件84可设置在对折的弯曲部86上,以提供低顺应性结构,其仅在施加负载时接触基底64。
在一些实施例中,负载可在装置50的折叠状态中施加到压缩部件84,以形成基底64中的隔离区。压缩部件84构造成隔离样本基底64的给定区域,使得流体流被引导穿过相关区域。隔离有效性(即,最小化经由样本基底64的侧向吸入)可取决于密封构件几何形状和施加的力。此外,样本基底材料、应用的样本、洗脱溶液和溶质和流体驻留时间(即,流速)也可影响密封的有效性。在某些实施例中,弯曲部86构造成提供结构,其构造成经受在样本基底上产生隔离区71所需的施加负载。在一些实施例中,诸如但不限于对折的弯曲部、结构流体通路的特征可加入,以提高施加压力的对称性。
图5示出了设置在样本储存和提取装置50的基底盖56的叠层57(见图4)下方的结构的细节。在所示实施例中,弯曲部86的双弯曲设计便于压缩部件84设置成平行于基底64的对应部分,以形成样本储存和提取装置50的折叠构造中的隔离区。在所示实施例中,基底盖56可包括流体通道73,以提供试剂流体至隔离区域。此外,一个或更多个平衡结构88可用于样本储存和提取装置50中,以便于沿压缩部件84的径向方向和周向方向的加强的平衡负载。此外,尽管未示出,但附加的平衡结构可位于压缩部件84下方,以提高压缩部件84、基底64和外部装置(未示出)之间的密封表面的压力分布的均匀性。平衡结构88可为便于由压缩部件84限定的密封表面中的压力的均匀分布。在非限制性实例中,平衡结构88可包括人造流体通路。
图6示出了沿大体上由箭头90(见图4)表示的方向所见的图4和5的样本储存和提取装置50的侧视图94。如图所示,空隙96保持在样本基底64与基底盖56之间。此外,压缩部件84与出口端口70对准。
图7示出了图4-5的样本储存和提取装置50的备选实施例。图7的样本储存和提取装置100包括基底框架102和基底盖104。基底盖104可或可不包括叠层。基底框架102可包括用于收纳样本基底(未示出)的区域106。基底框架102可包括副部件123,且基底盖104可包括压缩部件122。压缩部件122和副部件123可一起形成压缩组件。在所示实施例中,压缩部件122为压缩环的形式。副部件123设置成使得装置100在样本收集之后闭合,副部件123与设置在基底盖104上的压缩部件122对准。
基底框架102可包括多个抵消结构110,其构造成提供基底框架102与基底盖104之间的适合空隙。此外,基底框架102可包括多个夹子108。夹子构造成将样本基底保持在基底框架102上的适当位置,而不需要任何压敏粘合剂。可注意到避免使用压敏粘合剂减少了装置100上由压敏粘合剂退化而另外引起的任何不利效果的机会,且允许了装置100的较长保存寿命。夹子108可构造成收纳样本基底,且使样本基底与基底框架102联接。凸台109可设在各个夹108的一侧上,使得凸台109设置在样本区域外。此外,凸台109可构造成在装置100闭合时防止夹108的意外压制。如将理解的是,一个或更多个夹子108的意外压制可从其位置除去样本基底。
样本储存和提取装置100构造成与样本收集装置(未示出)的各种设计相容。此外,样本储存和提取装置100包括活铰链112。活铰链112可包括多个部分113,其可一起提供基底框架102和基底盖104的可逆的折叠和展开。在一个实施例中,活铰链112的尺寸可针对可选的柔性构造来调整。
此外,样本储存和提取装置100构造成容易地容纳样本基底,且将样本基底联接到样本基底区域106上。举例来说,样本储存和提取装置100可包括紧固件,诸如但不限于夹子107,以保持样本基底(未示出)。装置100还可包括入口端口114、流体通道116、平衡结构118、弯曲部120,以及基底框架102和基底盖104上的用于将基底框架102和基底104锁定在一起的物件(provision)124。样本储存和提取装置的一部分(诸如样本盖104)可包括入口端口,以用于流体源外的样本基底的入口连接。槽口125可存在于区域106中,以收纳样本基底的一部分。在一个实例中,样本基底的一部分可首先设置在槽口125中,且样本基底的其余部分可然后置于区域106上。
在某些实施例中,一种用于处理和分析设置在设置于基底框架上的样本基底的一部分上的样本的方法可包括产生压缩密封件来至少在具有样本的样本基底的一部分中形成隔离区,通过使流体流过隔离区来将流体施加到隔离区中隔离的样本的一部分,在流体穿过隔离区之后收集流体的至少一部分,在使气体流过隔离区之后从隔离区清空流体,释放压缩密封件,以及分析隔离区中的收集流体和样本部分中的一者或两者。
图8示出了用于收集样本、将样本转移至样本基底、储存样本来分析和分析样本的示例性方法的流程图150。在框152处,该方法可通过使用收集部件收集样本来开始。在一个实施例中,收集部件形成样本收集装置的一部分。在一个实施例中,样本收集部件可为样本收集装置的组成部分。在另一个实施例中,样本收集部件可除去地联接到样本收集装置上。在该实施例中,样本收集部件在样本收集期间可或可不联接到样本收集装置上。在一些实施例中,样本收集装置和样本储存和提取装置可形成一体的整体结构。而在另一个实施例中,样本收集装置和样本储存和提取装置可除去地联接到彼此上。
可选地,在框154处,在样本收集与样本储存和提取装置未形成一体结构的实施例中,可提供样本储存和提取装置。提供样本储存和提取装置的步骤可包括将样本基底设置在样本储存和提取装置的样本基底支座中。此外,在样本收集与样本储存和提取装置未形成一体结构的实施例中,样本收集装置可在收集样本之后联接到样本储存和提取装置上。样本储存和提取装置可包括样本储存和提取装置。将样本储存和提取装置联接到样本收集装置上的步骤可包括将样本储存和提取装置可操作地联接到样本收集装置上。
在框156处,物理接触可设在样本收集部件的至少一部分与样本基底之间。回头参看图2-3,在一些实施例中,当样本储存和提取装置10联接到样本收集装置时,基底盖13可构造成滑回,由此将样本基底14暴露于样本收集部件。
在框158处,样本的至少一部分可从样本收集部件转移至样本基底。样本从样本收集部件转移至样本基底可通过将确定量的压力施加到样本收集部件上和样本收集部件的旋转移动来促进。在一个实例中,施加到样本收集部件上的压力可允许样本收集部件相对于样本基底成确定角弯曲,由此增大样本收集部件与样本基底之间的接触表面。样本定位在样本基底上可使得样本基底上的样本区域或提取区域与压缩组件的密封特征和连接仪器(诸如外部装置)对准。
可选地,样本储存和提取装置可与样本收集装置断开。在框162处,可覆盖具有基底的样本基底的至少一部分。在一个实例中,基底可利用基底盖覆盖。具体而言,样本基底可在使样本基底框架与样本收集装置断开之前或之后立即闭合。在示例性实施例中,在断开后,基底盖13(见图3)可构造成在保持底座12(见图3)上滑动,以覆盖具有样本的样本基底的至少一部分。
可选地,在框164处,可允许样本干燥预定的时间段。此外,样本储存装置可配置到期望位置或储存在实验室中来用于样本分析。
步骤166-172为用于处理和分析设置在样本储存和提取装置的样本基底上的样本的示例性步骤。在框166处,设置在样本基底上的样本的至少一部分的处理可包括将隔离区至少设在样本基底的一部分中。在一些实施例中,隔离区使用压缩密封件产生。在示例性实施例中,产生压缩密封件的步骤可包括形成样本基底上的一个或更多个隔离区。产生压缩密封件的步骤还可包括连同样本基底压缩过滤器的可压缩膜片。
隔离区便于使具有样本的样本基底的部分与样本基底的其余部分隔离开。在非限制性实例中,密封特征(84)可压缩样本基底,由此形成密封件,其防止经由流体入口引入隔离区的液体(诸如提取缓冲液)免于从缓冲液施加至样本基底的初始点向外吸。
在框168处,洗脱流体可流过或流穿样本基底的隔离区,以在分析时从样本基底提取样本。一种或更多种流体可同时地或连续地施加至样本。确定量的外力可施加成相对于样本基底密封流体通道,以用于相关区域的流过/穿过洗脱。为了最小化洗脱流体的吸入,基底框架可在样本基底上产生隔离区。隔离区中的样本可暴露于流体。流体可使用微流体技术流过隔离区。在流体流过之后或在使流体流过隔离区的至少一部分的同时,在流体流过隔离区之后收集流体的至少一部分。从隔离区流出的流体可通过使气体流过隔离区而清空。
可选地,如由框167所示,清洗缓冲液可穿过来清洗样本。在一个实施例中,清洗缓冲液可穿过样本来除去不需要的污染物。在一个实施例中,清洗缓冲液可包括含有大约50%到大约90%的体积的乙醇的溶液(例如,EtOH)。
在一些实施例中,提取流体或缓冲液经由入口管施加到样本基底上。缓冲液的至少一部分可流过纸,而不吸出隔离区外。缓冲液可经由出口管流出。在所示实施例中,出口管可同心地位于隔离区中。出口管可具有容置部(诸如孔板或小瓶)中的出口。出口管可直接地给送至分析仪器。在一个实例中,空气可引入且强制穿过装置或系统,以在施加压缩力时除去流体通路内的任何剩余液体或外来材料。空气也可引入,以从样本区域除去多余流体,以干燥位置,且在释放压缩力之后防止流体的吸入。
在框172处,可分析经由样本区域流出的提取流体。分析的步骤可包括识别样本的一个或更多个成分。此外,分析的步骤可包括量化收集流体中的一种或更多种物质的量。在一些实施例中,可在隔离区中分析收集的流体和样本部分中的一者或两者。分析步骤可包括量化收集流体中的一种或更多种物质的量。在样本包括血液或其它各种类型的生物材料的方法中,分析步骤可包括识别样本的一个或更多个成分。
本公开内容的方法和系统可使用多种分析系统来出于许多不同目的分析样本和从样本提取的材料,分析系统诸如但不限于免疫分析(例如,以识别成分的存在或不存在)、以UV检测的液体色谱分析(例如,以特征化和量化成分)、qPCR、RT-PCR、DNA微阵列、等温核酸放大,以及具有质谱分析的液相色谱法(例如,以识别和/或量化成分)。
现在转到图9,样本储存和提取装置190在折叠状态中示出,且在穿过折叠组件的长轴中心线的截面中示出。样本储存和提取装置190联接到外部装置200上。样本储存和提取装置190包括设置在基底框架194上的基底盖192。此外,压缩部件193设置在基底盖192上,且副部件195设置在基底框架194中。压缩部件193和副部件195一起形成压缩组件196。此外,副部件195可操作地联接到凸台197上。在一个实施例中,凸台可为基底框架194的一部分。在该实施例中,凸台197可构造成在由虚线表示的位置189处与外部装置断开。在另一个实施例中,凸台197可为外部装置200的一部分。
压缩组件197构造成提供样本基底上的隔离区。隔离区通过将压缩组件197的部件193和195压到样本基底201的相对侧上来产生。当在样本基底201上提供隔离区时,压缩部件193可与副部件195对准。假定标准制造公差,具有低保持容积的双(入口/出口)端口连接的设计是挑战性的。然而,通过产生具有样本储存和提取装置190中的一个部分(压缩部件193)和外部装置200中的另一个部分(副部件195)的压缩组件197,其中副部件195包括外部装置200的凸台197,基底框架194的外侧中的(洗脱样本的)保持容积可有效地减小至零。在所示实施例中,面密封件(未示出)可用于入口侧上,且解决组件和部分的公差,保持容积可小于或等于大约2.5μl。在操作中,流体连接可形成在样本储存和提取装置190与外部装置200之间。入口密封压力由外部负载类似于压缩密封件施加。外部装置200构造成使得洗脱端口202与外部装置200中的孔198对准,且与压缩部件端口195对准。此外,外部装置200可包括洗脱入口或缓冲液入口204,其与存在于样本储存和提取装置190中的流体通路206对准。
图9的布置还包括可操作地联接到温度控制单元199上的温度传感器191。在一个实例中,温度传感器191可包括热电偶。热电偶可嵌入设置在压缩组件196附近的小室中,以测量流体温度。
参看图10,系统220包括折叠状态中的样本储存和提取装置228。样本储存和提取装置228构造成联接到流体装置组件222上。流体装置组件222可包括外部装置支座224,其构造成收纳样本储存和提取装置228。装置支座224包括对准结构226。对准结构226构造成与样本储存和提取装置228对接,且将样本储存和提取装置228保持在相对位置,使得压缩密封件的第二部分和入口的流体连接部与样本储存和提取装置228的入口和出口连接对准。在一个实施例中,对准结构226可包括销或其它适合的紧固件。作为备选,样本储存和提取装置228可使用除对准结构226之外的紧固件联接到流体装置组件222或其它外部装置上。此外,应当注意的是,图10示出了特定实例,其中样本储存和提取装置228与流体装置组件222对接,然而,应当注意的是,样本储存和提取装置228可与其它外部装置对接,诸如,其它外部流体装置或分析仪器。
图11示出了图10的系统220的部分230的详图。图12示出了构造成可操作地联接到外部装置224上的示例性样本储存和提取装置228的透视图225。在图11-12的所示实施例中,外部装置224包括凸台226、对准结构233和通孔236。凸台226可构造成在联接样本储存和提取装置228和外部装置224期间用作对准特征。此外,设置成更接近样本基底的凸台226可形成压缩组件的一部分。另外,设置成更远离样本基底的凸台226可形成入口组件的一部分。对准结构233构造成联接到设置在样本储存和提取装置228中的(多个)对应结构232上。在所示实施例中,对应的结构232设置在样本储存和提取装置228的基底框架234中。此外,外部装置224可包括通孔236,以用于收纳样本储存和提取装置228的对准销。对准销可与外部装置224对接,且将外部装置224保持在期望位置,使得可适当地对准将力施加到压缩组件上方的区域的任何设备。
图13示出了样本储存和提取装置238的一部分,其使用压缩组件240,压缩组件240构造成提供压缩密封来在样本基底241的至少一部分中形成隔离区243,使得流体流被引导穿过隔离区243。隔离的有效性(即,最小化穿过基底的侧向吸入)取决于密封构件几何形状和施加的力。此外,基底材料、施加的样本、洗脱溶液和溶质和流体驻留时间(即,流速)也可影响密封有效性。所示实施例绘出了具有压缩部件244和副部件242的压缩组件240。压缩部件设置在基底盖207中,且副部件242设置在外部装置245中。
在操作中,压缩部件244和副部件242可构造成有效地压制设置在压缩组件240的压缩部件244与副部件242之间的样本基底241的一部分。在将压力施加到样本储存和提取组件228上后,压缩组件240可提供压缩密封来形成隔离区243。此外,由压缩组件240形成的隔离区243允许设置在隔离区243中的样本的分析,而不需要切割或获取对应于隔离区243的样本基底241的件。在一个实施例中,压缩部件244和副部件242可为单独的独立构件,其可在需要时直接地附接到样本储存和提取装置上。在另一个实施例中,压缩部件244和副部件242中的一者或两者可形成样本储存和提取装置的组成部分。在一个实施例中,压缩部件244可为一次性构件。应当注意的是,密封设计直接地影响确保有效密封所需的力,其为密封区域中的峰值压力和流体需要行进穿过压力场的距离的函数。
此外,应当注意的是,期望减小提供压缩密封件所需的力的值,因为一次性样本储存和提取装置可使用诸如但不限于聚丙烯、尼龙、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)或它们的组合的经济上可行的材料制成。
现在参看图14,示出了使用本公开内容的样本储存和提取装置242来用于样本分析的示例性工作流240。在所示实施例中,具有带转移样本的覆盖的样本基底的样本储存和提取装置242联接到流体装置244上。样本储存和提取装置242可通过将样本储存和提取装置242设置在凹口246中联接到流体装置244上,凹口246具有收纳样本储存和提取装置242的物件248。具有样本基底框架242的流体装置244然后可联接到分析仪器250上来分析样本。在一个实例中,物件248可为样本基底框架242与流体装置244之间的直观卡扣界面。样本储存和提取装置242的设计允许分析设置在样本储存和提取装置242中的样本,而不使样本与使用者或表面或装置等非期望物理接触。
图15示出了外部装置(诸如流体装置262)与样本储存和提取装置264之间的流体连通形成之前和之后的布置260。参考标号266大体上表示操作中的样本储存和提取装置264,其中流体装置262与样本储存和提取装置264之间的流体连通可通过将力沿大体上由箭头270表示的方向施加到压缩密封件上来形成。力将压缩密封件的两个部分移动成更近在一起,使得它们压缩在它们之间的基底。流体装置262与样本储存和提取装置266之间的流体连通在形成隔离区之后形成。试剂流体272可使用样本储存和提取装置264的流体通道268输送至隔离区。试剂流体272可主要限定在隔离区,而没有设置在隔离区外的样本基底的部分的任何显著吸入。在试剂流体272在隔离区中流动之后,压缩密封件可释放,且可分析在隔离区中收集的试剂流体和样本的部分中的一者或两者。
图16示出了布置280,其中样本储存和提取装置282可操作地联接到加热元件292上。加热元件292继而又可使用电连接件293连接到温度控制单元295上。具体而言,温度控制单元295可操作地联接到流体通道(未示出)上。例如,加热元件292可操作地联接到流体通道的入口端口(未示出)上。加热元件292可构造成在洗脱溶液与样本相互作用之前以受控方式将洗脱溶液加热至期望的温度。在洗脱之前加热洗脱溶液可积极地影响洗脱液中的分析物的浓度。加热元件292可设计成设置在样本储存和提取装置282的基底盖284中。在一些实施例中,温度控制单元295可配置成调整加热元件292的温度。除联接到加热元件292上之外,温度控制单元295可进一步联接到设置在样本提取和储存装置282中的温度传感器(未示出)上。在所示实施例中,温度控制单元295可使用电连接件294联接到温度传感器上。在一个实例中,温度传感器可包括热电偶。热电偶可嵌入设置在压缩组件附近的小室中,以测量流体温度。
在一个实例中,加热元件292可设置在基底盖284的叠层296下方。在非限制性实例中,加热元件292为由聚酰亚胺外层和微量镍铬铁合金制成的薄膜多层柔性加热器,且层叠在本体288与基底盖的叠层296之间。在该实例中,加热元件292可连同流体通道(未示出)设置在本体288与叠层296之间。在一个实施例中,加热元件292可直接地联接到洗脱溶液,以提高加热有效性。在一个实例中,温度传感器连同温度控制单元194使用,以检测洗脱溶液的温度。举例来说,温度传感器可嵌入加热元件292中,以测量洗脱溶液的温度。在一个实施例中,微型温度传感器(例如,热电偶)可设置在样本基底290上方确定距离处,以准确地测量洗脱过程中的洗脱溶液温度。尽管未示出,但加热元件292可包括与弯曲部296匹配对准的物件(例如,缝隙)。在特定实例中,与温度控制单元295和传感器的电连接件294可使用露出的触点(储存装置侧)和弹簧加载销(外部装置的一侧上)来连接到样本储存和提取装置中的对应引线上。
图17示出了用于实现期望的洗脱溶液温度的示例性流程图300。洗脱溶液的期望温度提供为对比例积分微分控制器(PID)控制器304的输入302。在一个实例中,级联PID控制器304可用于控制洗脱溶液的温度。PID控制器304可操作地联接到另一个PID控制器306上。PID控制器306继而联接到加热器308上,以在期望的温度下将洗脱溶液310提供至样本。内环312调制加热器308的温度,以防止加热器表面附近的过热,这可导致阻止洗脱溶液流至隔离区的微气泡。外环314控制洗脱溶液的温度。
在一些实施例中,为了记录保持和可追溯性,本装置还可包括识别标签(诸如,常规条码)。在一个实例中,识别标签可设置在样本收集装置与样本储存和提取装置上。
有利地,本公开内容的样本储存和提取装置在可能需要样本收集、样本转移、样本储存、经由样本基底洗脱和装置集成中的一者或更多者的护理系统点是用户友好且易用的。样本储存和提取装置的单次使用和一次性性质防止或最小化使用者之间的感染传播和样本之间的分析物的转移。
尽管本文中示出和描述了本发明的仅某些元件,但本领域的技术人员将想到许多改型和变化。因此,将理解的是,所附权利要求旨在覆盖落入本发明的范围内的所有此类改型和变化。