CN106132543B - 全血分离采样装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于从全血中分离血浆或血清的系统、装置、试剂盒和方法。本发明进一步提供了从全血中分离一定体积的血浆或血清的系统、装置、和方法。

Description

全血分离采样装置
发明领域
本发明提供了用于从全血中分离血浆或血清的系统、装置、试剂盒和方法。特别地，本发明提供了从全血中分离一定体积的血浆或血清的系统、装置、和方法。
发明背景
在复杂生物流体可对分析物进行分析之前，需要若干上游处理。血浆或血清的分离也是用于传染病检测和诊断的关键上游处理。在实验室环境中，通过将血液在3000g下离心20分钟进行从全血中分离血浆。这样做时，血液的固体成分就会沉积在沉淀物中，并且上清液由血浆组成。此方案通常需要训练有素的技术员将上清液手动吸取出，用于进一步分析。虽然大规模自动样品分离系统可免除手动步骤，但是这些仪器是昂贵的仪器，使得它们不适合于资源受限的检测或床旁检测(point-of-care tesing)。
已经设计了通过微流体平台来整合离心血液分离和进一步的下游步骤的方法。然而，这些方法使用极其有限体积的全血来进行，需要使用仪器来产生离心力，易于阻塞，和/或仅实现有限的纯度。使用合成膜来将血液和血浆分离避免了由离心和微流体系统所呈现出来的一些问题；然而，由于需要多重过滤，装置是复杂的，并且包含阻碍血液流进过滤器的材料。
本发明寻求提供一种体液收集和储存为干样品的装置，其提供了提高的样品稳定性/寿命和保护免于污染或降解。
本发明提供了用于从全血中分离血浆的系统、装置、试剂盒和方法。特别地，本发明提供了用于从全血的血细胞成分中分离一定体积(例如，固定体积)的血浆或血清的系统、装置和方法。
特别地，所要求保护的发明提供了这样的装置，所述装置允许血液收集、分离和干燥以及在封闭盒中储存，并使用以圆的、螺旋形式的允许侧向流动血液分离的螺旋膜。
发明概述
本发明提供了用于血液收集和储存为干样品的一次性装置，所述一次性装置包括形成内部圆形腔的结构组件和干燥剂，所述内部圆形腔包含样品收集材料，所述样品收集材料与延伸至装置外部的毛细管或开口流体连通，并且使用者可通过所述毛细管或开口引导待收集的流体。所述装置的一体化设计使得其在传统样品收集将会很难的领域中理想地适合于血液样品收集。
本发明的一种实施方式提供了具有允许侧向流动血液分离的螺旋过滤膜的装置。所述膜的螺旋形式允许通过侧向流动来分离血液成分。
在一些实施方式中，本发明提供了过滤血浆的方法，其包括：(a)提供：(i)过滤器模块，其中过滤器模块包括配置为允许侧向或水平流动的过滤器膜；和(ii)血液样品；(b)将血液样品施加至过滤器模块的过滤器膜；以及(c)使血液样品侧向或水平流经过滤器膜。在一些实施方式中，过滤器模块容纳固定体积的血液样品。
附图简述
图1示出根据本发明实施方式的螺旋过滤器膜；
图2示出根据本发明实施方式的流体收集装置；
图3A示出根据本发明实施方式的螺旋过滤器的使用；
图3B示出根据本发明实施方式的螺旋过滤器的使用结果；
图4A示出根据本发明实施方式的螺旋过滤器的使用；
图4B-4D示出根据本发明实施方式的螺旋过滤器的使用结果；
图5A示出根据本发明实施方式的螺旋过滤器的使用；以及
图5B示出根据本发明实施方式的螺旋过滤器的使用结果；
示例性实施方式的描述
本发明涉及一种流体采样装置。在某些实施方式中，被采样的流体是血液。所述装置包含一种或多种适于收集体液的采样材料。作为非限制性实例，此样品收集材料可以包括：滤纸或其它固体载体，所述其它固体载体由包括尼龙、聚丙烯、聚酯、人造丝、纤维素、醋酸纤维素、硝酸纤维素、混合纤维素酯、玻璃微纤维过滤器、棉、石英微纤维、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯等材料制成。在本发明的一些优选实施方式中，除了其它方面，可对样品收集材料进行化学处理以帮助样品保留、检验准备或增加样品寿命。非限制性实例包括：以使细菌和/或病毒失活；以使蛋白变性；以裂解细胞，以使蛋白酶、RNA酶、DNA酶和其它酶失活，和/或以帮助样品制备。在一些优选实施方式中，可对采样材料打孔或分割以提供具有可容易分离的采样材料块的采样器或检验器。
在本发明的一些实施方式中，收集材料被置于样品收集材料例如具有螺旋形式过滤器上。
在本发明的一些优选实施方式中，装置的内部包括干燥剂(drying agent)或干燥剂(desiccant)以从样品中去除水分。在本发明进一步的实施方式中，干燥剂(dryingagent)或干燥剂(desiccant)通过网状屏障与过滤器隔离。
在某些实施方式中，装置的内部包括屏障以校准样品的干燥速率。所述屏障由例如滤纸、蜡纸、具有小孔的塑料的材料制成，并且置于网状屏障和干燥剂之间。
在本发明的一些优选实施方式中，所述装置额外包括柳叶刀、针或其它机械装置来刺穿皮肤以提供至特定体液的通道。
在本发明的某些实施方式中，所要求保护的装置提供易于操作的小型化(smallfootprint)。在本发明进一步的实施方式中，所述装置提供了从小样品(2-6滴)的流体(全血)分离并且干燥和储存，以用于下游检验。另外，所述装置显示出血液样品在螺旋膜上的低溶血。
本发明提供了用于从全血中分离血浆或血清的系统、装置、试剂盒和方法。特别地，本发明提供了从全血中分离一定体积(例如固定体积)的血浆或血清的系统、装置和方法。在一些实施方式中，本发明提供了从全血中分离血浆或血清的系统和装置。在一些实施方式中，装置将血浆或血清与其它血液成分(例如血细胞)分离。在一些实施方式中，本发明提供了过滤器元件。在一些实施方式中，将全血(例如未过滤的)加入到过滤器元件中，并利用侧向流动通过过滤器元件过滤血液(例如，通过毛细作用，通过重力等)。在装置的一些实施方式中，可将某些分析物加入到过滤器元件中，作为内部标准品。
本发明的实施方式涉及过滤血浆或血清的方法，其包括：a)提供：i)过滤器模块，其中所述过滤器模块包括配置为允许血浆或血清而非其它血液成分通过的过滤器；和ii)血液样品；b)将所述血液样品施加至所述过滤器模块的所述过滤器；以及c)通过所述过滤器过滤所述血浆或血清。
本发明的另一实施方式涉及从全血中分离血浆或血清的装置，其包括a)过滤器模块，其中所述过滤器模块包括配置为允许血浆或血清而非其它血液成分通过的过滤器。
在一些实施方式中，本发明提供了一种过滤器元件。在一些实施方式中，一种或多种血液成分(例如细胞成分)比血浆更慢地移动通过过滤器元件。在一些实施方式中，除血浆外的血液成分(例如细胞成分)无法移动通过过滤器元件。在一些实施方式中，血浆快速(例如，比其它血液成分更快速)前进通过过滤器元件。在一些实施方式中，过滤器元件包括能够基于毛细现象将血浆与其它血液成分分离的过滤器。在一些实施方式中，过滤器是螺旋膜。在某些实施方式中，过滤器是圆形膜。根据本发明实施方式显示的螺旋形膜显示于图1中。
使用螺旋膜的优点/益处包括适合于盒的小型化(易于操作)。另外，螺旋膜允许从小样品(2-6滴)的流体(全血)分离和干燥和储存，以用于下游检验。而且，螺旋膜的使用通过利用样品到膜上的侧向移动而降低了移动到膜上过程中样品血液的溶血水平。
本发明的装置相比于现有的血液分离装置表现出优点/益处。这些优点包括从全血中分离细胞，如红细胞和白细胞；使用通过具有气孔的塑料网与采样膜隔离的干燥剂(干燥剂)允许快速干燥；以及校准干燥速率并因此控制所产生的样品区的能力。
如在图2中所示的，所要求保护的发明的装置100包括若干组件。提供防湿盒110。如在图2中所示的，在盒110的内部排列涂抹器120、采样膜130、网状屏障140和干燥剂150。网状屏障140排列在干燥剂150和采样膜130之间以阻止干燥剂和采样膜之间的接触，同时还促进干燥过程。在某些实施方式中，额外屏障160插入到网状屏障140和干燥剂150之间。屏障160校准样品的干燥速率并且提供测量成分的准确读数。
工作实施例
检查多种设计以试图确定理想形式，所述理想形式可利用现有HemaSpot平台的优点，同时提供足够表面积和长度以使血浆/血清与红细胞分离，同时还保持足够浓缩以允许足够的材料简便地分离，用于分析工作。虽然对于分离过程来说，将血液通过毛细作用传送下来(wick down)的直线形式是最显而易见的设计，但是直线形式是与HemaSpot平台不相符的，而圆形设计是紧凑的并良好符合的。
在评估许多设计试验后，所有均经设计以适合在HemaSpot涂抹器之下和HemaSpot干燥剂之上，确定了最终的螺旋设计，其可提供高达150μL全血所需要的区域和允许从全血中分离血浆或血清成分所需的长度。
执行试验来确定红细胞将要占用的材料区域。加入50、75和100μL全血(WB)，发现平均红细胞(RBC)区域为4.0mm-2/μL WB。对于来自手指穿刺的估计80-100μL的WB，RBC所占用的区域将为320-400mm-2。
为此，精巧地制成螺旋形式(见图1和2)，其中心部分直径范围约12-14mm，包含高达154mm-2的区域。此区域足以容纳来自40μL具有平均血细胞比容(HCT)的WB的RBC。中心周围的螺旋臂宽度为约8mm，预期RBC仅绕着螺旋移动圆周的四分之一。血浆或血清将占用螺旋臂的剩余部分。
在实验性试验中，如在图3A中所示的，将血液样品置于螺旋膜上位置“0”处。围绕螺旋由血浆部分采用4mm穿孔器(punches)以分析过滤材料可能对总蛋白的任何色谱影响。图3A中提供了此排列的图片。图3B中提供了来自两次试验的四个穿孔器的每一个的蛋白分析结果。根据图3B，随着穿孔器位置移动远离红细胞前面，可见到总蛋白的色谱影响。由于在过滤器上更远离采样点的位置处渐增量的血浆和血清的存在，所以穿孔器样品的位置越远，蛋白浓度越大。因此，在距采样点16mm距离处比在8mm处存在更大量的蛋白。
如图4A-4C所示，将新鲜的人全血施加至螺旋形式并干燥。如所示(图4A)移除穿孔器并提取。使用DNAzol标准方法分离DNA并通过Pico Green荧光进行测量(图4B)。通过Trizol方法分离RNA并通过在260和280nm的吸光度进行分析(图4C)。通过LC-MS/MS方法分析小分子硝苯地平(图4D)。如图4B所示，最大浓度的DNA位于样品被引导至过滤器上的位置处。同样地，RNA的浓度在样品被引导至过滤器上的位置处最大。RNA和DNA浓度随穿孔器位置距采样点距离的增加而急剧地减小。
将新鲜的人全血施加至螺旋膜并干燥(图5A)。如所示(图5A)移除穿孔器并提取。通过LC-MS/MS方法测量高半胱氨酸水平(图5B)。如在图5B中可见，在穿孔器位置4(即离采样点最远的位置)比在穿孔器位置1(即离采样点最近的位置)存在更大量的高半胱氨酸。此结果证明高半胱氨酸水平在血浆区域中比在细胞区域中更高。
本发明实施方式提供了在一次采样中以高效方式对全血特定成分采样的能力。本发明提供了使用最低量样品(2-6滴)对全血采样的节约时间且节约空间的装置和方法。
尽管已经描述了本发明的特定实施方式，但其它实施方式也在以下权利要求的范围内。例如，可以以不同的顺序进行在权利要求中记载的行动并仍然实现期望的结果。

Claims (11)

1.从全血中分离血细胞的方法，其包括步骤：
a) 提供：
i) 过滤器模块，其中所述过滤器模块包括配置为允许血浆或血清而非其它血液成分通过的螺旋膜；和
ii) 血液样品；
b) 将所述血液样品施加至所述过滤器模块的所述膜；以及
c) 利用侧向流动通过所述膜过滤所述血液样品。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述过滤器模块容纳固定体积的所述血液样品。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述过滤器模块是具有收纳所述过滤器的内腔的盒。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述其它血液成分为红细胞或白细胞。
5.用于从全血分离血浆或血清的装置，其包括过滤器模块，其中所述过滤器模块包括配置为允许血浆或血清而非其它血液成分侧向通过的过滤器，其中所述过滤器是螺旋膜。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述过滤器模块容纳固定体积的全血。
7.根据权利要求5所述的装置，其在过滤器模块中进一步包括干燥剂。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述干燥剂通过网状屏障与过滤器隔离。
9.根据权利要求8所述的装置，其进一步包括屏障以校准样品的干燥速率。
10.根据权利要求5所述的装置，其中所述过滤器模块是具有收纳所述过滤器的内腔的盒。
11.根据权利要求5所述的装置，其中所述其它血液成分为红细胞或白细胞。
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