CN107708559A - 样本收集和递送装置 - Google Patents

Abstract

公开了用于收集临床样本并将其样品递送至例如微流控测试设备以用于诊断分析的样本收集和递送装置。样本收集和递送装置包括用于在一端与样品管连接的封闭外壳，用于在另一端与微流控设备上的互补鲁尔连接的开口鲁尔，以及设置在内部的过滤器基质。过滤器基质在大气压力下是气体可渗透的且液体不可渗透的，并且当连接到含有样本的样品管时防止样品流动通过开口鲁尔端。在真空下，样本的液体样品级分可被抽吸通过过滤器基质并通过鲁尔连接进入微流控测试设备以用于诊断分析。

Description

样本收集和递送装置

技术领域

本文涉及用于收集临床样本(specimen)并将其样品递送至微流控(microfluidic)测试设备用于诊断分析的样本收集和递送装置的各种实施方案。

背景技术

涉及用于诊断分析的临床样品(sample)的收集、运输和递送的现有技术是已经确立的，但仍然需要改进，以确保临床样品的完整性及其免受污染的保护，而且还确保医疗保健专业人员不会不必要地或不经意地暴露于危险的生物材料。此外，对用于临床和兽医诊断测定的微流控设备存在明确和持续的兴趣。随着这些商业应用增加，宏观体系与芯片接口(world-to-chip)越来越受到关注，然而，在样品收集领域很少有人关注通过防止交叉样品污染来提高诊断分析的有效性，以及同样重要地，防止处理样本的那些人暴露于令人不愉快的或具有潜在感染性的物质。此外，在过去二十年中，对生物流体和样本的不安全处理的危险性的意识急剧增加，并且越来越多地需要将样品制备、提取和分析无缝地整合在一起而无需不必要的操作人员暴露的单入口设备。进一步的目标是需要将设备完全整合至一次性使用的形式中，使得在由患者或卫生专业人员收集样品后，就可进行分析的所有剩余步骤(直至并且包括结果的显示)而无需对样品的进一步个人暴露。因此，这个方法中的关键步骤就是设计完全封闭的系统，在该系统中在样品制备和分析的每个步骤中最终用户获得保护而免于暴露于样品材料，据我们所知，在我们于本文中公开之前，对这个问题的满意解决方案一直未被确认或提出。

发明内容

根据本发明的第一方面，样品收集和递送装置包括封闭外壳，其包括被构造用于与样品管选择性可拆卸地连接的基座部分(base portion)、锥形中间部分和被构造用于接收测试设备的互补鲁尔(complementary luer)的开口鲁尔端(open luer end)；以及置于其中的过滤器基质(filter matrix)。在一个实施方案中，过滤器基质在大气压力下是气体可渗透的且液体不可渗透的(impermeable)，并且被构造以阻挡样品流动通过开口鲁尔端。在另一个实施方案中，过滤器基质在降低的大气压力下是气体可渗透的且液体可渗透的，并被构造以使得样品能够流动通过开口鲁尔端。在另一个实施方案中，降低的大气压力为约每平方英寸1磅。在另一个实施方案中，将过滤器基质设置在锥形中间部分的内部。在一些实施方案中，过滤器基质包括多孔材料或由其组成，所述多孔材料选自由以下组成的组：疏水性多孔材料、亲水性多孔材料、疏油性多孔材料和亲油性多孔材料。在一个实施方案中，过滤器基质包括疏水性多孔材料或由其组成。在另一个实施方案中，疏水性多孔材料是聚合物材料。在其他实施方案中，过滤器基质具有约50μm至约100μm的孔径和约1000μm至约2000μm的厚度。在另一个实施方案中，过滤器基质用内部测定对照浸渍。在其他实施方案中，内部测定对照包括天然核酸序列或非天然核酸序列。在另一个实施方案中，样品收集和递送装置包括被径向设置在锥形中间部分与鲁尔端之间的圆周突起物(circumferentialprojections)。在另一个实施方案中，基座部分包括内螺纹部分(internal threadedportion)，该内螺纹部分被构造来用于与样品管的互补螺纹部分可拆卸地连接。在另一个实施方案中，封闭外壳可与样品管选择性地可拆卸地连接。在另一个实施方案中，样品管的体积为约2mL。

在本发明的另一方面中，收集测试样品并将其递送至微流控盒(cartridge)的方法包括以下步骤：从疑似患有病症的个体获得测试样品；提供具有第一开口端的样品管；将测试样品放置在样品管中；将如上所述的样品收集和递送装置连接至样品管；翻转样品管；将样品收集和递送装置的鲁尔锥形端连接至微流控盒上的互补鲁尔锥形端以产生鲁尔通道；将微流控盒插入主体仪器(host instrument)；并指示主体仪器以对鲁尔通道施加真空。

在本发明的另一方面，样品收集和递送装置包括样品管，所述样品管具有被构造以容纳测试样本的内部部分、具有对被构造以接收样本的内部部分开口的上部部分、具有其中设置有第一过滤器基质的下部部分，以及与对内部部分的开口相对的开口鲁尔端，其中第一过滤器基质被构造以阻挡测试样本流动通过开口鲁尔端；以及封闭外壳，所述封闭外壳被构造用于密封所述开口，所述封闭外壳包括其中设置有第二过滤器基质的过滤腔室、被构造用于用户操作的凸片(tab)、被构造以将所述封闭外壳连接至所述样品管的柔性铰链和任选地排气孔。在一个实施方案中，第一过滤器基质在大气压下是气体可渗透的且液体不可渗透的。在另一个实施方案中，第一过滤器基质在降低的大气压力下是气体可渗透的且液体可渗透的，并被构造以使得液体样本能够流动通过鲁尔端。在另一个实施方案中，降低的大气压力为约每平方英寸1磅。在其他实施方案中，过滤器基质包括多孔材料或由其组成，所述多孔材料选自由下述组成的组：疏水性多孔材料、亲水性多孔材料、疏油性多孔材料和亲油性多孔材料。在一个实施方案中，过滤器基质是疏水性多孔材料。在另一个实施方案中，疏水性多孔材料是聚合物材料。在其他实施方案中，第一过滤器基质具有约50μm至约100μm的孔径和约1000μm至约2000μm的厚度。在另一个实施方案中，第一过滤器基质用内部测定对照浸渍。在一些实施方案中，内部测定对照包括天然或非天然核酸序列。在另一个实施方案中，样品收集和递送装置还包括径向设置在下部和鲁尔端之间的圆周突起物。

在本发明的另一方面，收集测试样品并将其递送至微流控盒的方法包括以下步骤：从疑似患有病症的个体获得测试样本；如上所述将测试样本放置在样品收集和递送装置中；将样品收集和递送装置的鲁尔锥形端连接至微流控盒上的互补鲁尔锥形端以产生鲁尔通道；将微流控盒插入主体仪器；并指示主体仪器以对鲁尔通道施加真空。

附图说明

图1是本发明的样品收集和递送装置的一个实施方案的透视(perspective)侧视图。

图2A和2B是本发明的样品收集和递送装置的可选择的实施方案的横截面侧视图。

图3A是与样品管连接的本发明的样品收集和递送装置的一个实施方案的透视侧视图。

图3B是与样品管连接的本发明的样品收集和递送装置的可选择的实施方案的横截面侧视图。

图4A和4B是与微流控设备连接的本发明的样品收集和递送装置的一个实施方案的透视侧视图。

图5A和5B是与微流控设备连接的本发明的样品收集和递送装置的一个实施方案的特写图(close-up)。

图6是本发明的说明性样品收集和递送方法的框图。

图7A和7B是本发明的样品收集和递送装置的另一个实施方案的透视侧视图。

图8A和8B是本发明的样品收集和递送装置的可选择的实施方案的横截面侧视图。

图9是本发明的另一个说明性样品收集和传送方法的框图。

发明详述

以下详细描述不应被视为具有限制意义，而仅仅是为了说明本文的一般原理的目的，因为本文的范围由所附权利要求来最佳地限定。

参考图1，其中显示了根据本发明的示例性样本收集和递送装置5的透视侧视图。样本收集和递送装置5包括封闭外壳10和过滤器基质15。封闭外壳也可以被称为“样品管帽”。封闭外壳10的各种部件可由透明或着色的注塑(injection molded)聚合物构成。封闭外壳10可与靠近样品管连接端40的样品管选择性地可拆卸地连接，并且与靠近开口鲁尔锥形端20的测试设备选择性地可拆卸地连接。样品管连接端40可具有与标准样品管相容的任何合适的尺寸，所述样品管用于收集和容纳临床样本(诸如毛细血管血液或其他体液)，以用于随后的测试程序和诊断分析。在一个实施方案中，将样品管连接端40的尺寸设定为与标准的2mL FISHERBRAND^TM“螺旋帽式”管相容。继续参考图1，示例性封闭组件通常具有圆锥形的形状，其具有基座部分45、锥形中间部分30和开口的锥形鲁尔接头20。基座部分45的侧向外表面可包括肋(ribs)、脊(ridges)和/或其他纹理表面，以方便手动抓取。如下文进一步所示，基座部分45被构造以与样品管连接，而鲁尔端20被构造以与微流控设备连接。在一个实施方案中，靠近鲁尔端20的锥形中间部分30的端部可径向地设置有圆周肋状突起物25。肋状突起物25的数量和定位对于本发明不是强制性的，并且在本文中考虑了每个的可能替代方案。

过滤器基质15通常是多孔的盘状结构，其在环境条件下是气体可渗透的且液体不可渗透的。过滤器基质15可以包括对含水或有机液体具有亲和力的多孔材料或由其组成。在一些实施方案中，过滤器基质包括疏水性或亲水性多孔材料或由其组成。在其它实施方案中，过滤器基质包括疏油(即疏脂)或亲油(即亲脂)多孔材料或由其组成。本领域技术人员将会理解，多孔材料的具体性质将取决于应用，并由期望进行收集和分析的具体样品或样本决定。在一个示例性实施方案中，过滤器基质包括疏水性多孔材料(用于收集粪便样品以进行随后的临床分析)或由其组成。本发明预期过滤器基质15的许多合适的厚度和孔径。在一些实施方案中，过滤器基质的厚度可以为约50μm至约2000μm的范围内。在另外的实施方案中，过滤器基质的厚度范围可以为约1000μm至约2000μm的范围内。在一些实施方案中，过滤器基质的孔径可在约10μm至约200μm的范围内。在其他实施方案中，过滤器基质的孔径可在约50μm至约100μm的范围内。在一个示例性实施方案中，过滤器基质具有1500μm的厚度和50-90μm的孔径。在其他实施方案中，过滤器基质可以是“不对称的”，具有从过滤器的一端至另一端减小的孔径梯度。这种不对称过滤器(filter)可用于过滤样品，例如，含有不同大小的细胞或颗粒的全血。多孔基质典型地包括本领域已知的聚合物纤维(诸如聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯等)或由其组成。在一些实施方案中，多孔基质可以包括玻璃或陶瓷纤维或由其组成。

在操作中，在大气压力下，过滤器基质15阻挡液体流动进入封闭外壳10的开口鲁尔锥形端20，并且样本材料被保留在样品管中。相反，向鲁尔锥形端施加真空力将样本的液相抽吸通过过滤器基质，进入并通过开口鲁尔端。比过滤器基质的孔径大的任何颗粒物质都被保留在样本收集和递送装置中，并且因此被从液体样品中去除。抽吸液体样品通过过滤器基质所必需的真空量取决于若干参数，包括多孔材料的表面性质、过滤器基质的厚度和过滤器基质的孔径。在一个示例性实施方案中，1psi的大气压力下降(Δp)足以将粪便样品的液体级分抽吸通过具有50-90μm的孔径和1.58mm的厚度的过滤器，例如Porex X-4903过滤器。

在本发明的一些实施方案中，例如，当期望将临床样本用于基于PCR的分子分析时，过滤器基质15可用内部测定对照浸渍(impregnated)。也称为过程或程序对照的内部对照是指，总是存在于测定的样品中，或在例如核酸提取之前添加至测定样品中的对照靶标。内部对照常规地用于验证分子分析的提取、扩增和检测过程的功能性(functionality)。根据本发明，将内部对照浸渍在样本收集和递送装置的过滤器基质中。这种配置提供了以下优点：1)验证最终用户已将封闭组件恰当地连接至包含样本的样品管，和2)已将液体样品成功地抽吸通过过滤器基质并进入下游诊断测试系统。

内部对照材料可商购获得，内部(in-house)制备或从其他来源获得，并且可以是纯化的天然核酸、任何合适的载体诸如质粒或噬菌体中的纯化的非天然核酸，或者是含有靶核酸的灭活的生物体。非天然(即合成的)核酸序列可以特别适合作为天然靶序列内部对照的替代物，因为其可以防止由于在制造、贮存和/或最终使用期间来自天然来源的污染而产生的假阳性信号。通过将含有对照的液体制剂添加至过滤器基质(例如，打印)中，并且通过冷冻干燥(例如，冻干)过滤器或者将过滤器基质置于低湿度环境中使制剂干燥，来将内部对照材料浸渍至过滤器基质中。在一些实施方案中，配制的对照可包括额外的赋形剂以例如在再水化时产生颜色。本领域已知的任何合适的制剂可用于本发明的实践，包括但不限于在美国专利第8,835,146号和第8,921,085号中公开的那些，所述专利通过引用整体并入本文。可构建内部对照，使得其处于接近测定的检测下限的浓度。浓度应足够高，以提供一致的阳性结果，但也应足够低，以挑战接近检测限的检测系统。有利的是，通过将已知浓度或滴度的内部对照靶标浸渍至过滤器基质中，最终用户可以在实时(RT)-PCR分析期间测定样品提取效率。

图2A和2B描绘了根据本发明的示例性样本收集和递送装置5的可选择的实施方案的横截面视图。封闭外壳10的基座部分包括内螺纹47，其被构造以与标准样品管的螺纹(threaded)顶部互补。换句话说，样本收集和递送装置被拧入用于可释放地连接至“有旋转盖的(screwtop)”样品管。封闭外壳10的内部部分可包括彼此流体连通的第一(或“下部”)样品通道35和第二(或“上部”)样品通道24。第一样品通道35与样品管连接端40进一步流体连通，并且第二样品通道与鲁尔腔22进一步流体连通。第一样品通道、第二样品通道和鲁尔腔一起形成连续的流体路径，其用于液体样品从样品管流动通过封闭组件并进入测试设备。实际上，过滤器基质被设置在第一样品通道35中，且用于防止液体样品流动通过样品通道，直至对鲁尔端20施加真空为止。在本发明的可选择的实施方案中，如图2B中所示，封闭外壳可包括设置在鲁尔腔22与第二样品通道24之间的隔膜23。隔膜23是可以以织网模式(web pattern)被雕刻或切割的可破裂膜，当鲁尔锥体端20被固定地连接至测试设备的互补的或配合的鲁尔锥体时，隔膜破裂。实际上，当将封闭外壳10可操作地连接至测试设备时，隔膜23的破裂向最终用户提供可听见的和/或可触觉的反馈。

图3A是描绘连接至示例性样品管100的样本收集和递送装置5的外部透视图。如本文所述，样品管100可以是用于接收和保留临床样本以用于随后分析(例如基于PCR的分子诊断测定)的任何合适的容器。在该实施方案中，样品管是标准的2mL FISHERBRAND^TM“有旋转盖的”管。图3B描绘了连接至示例性样品管100的样本收集和递送装置5的横截面视图。样品管100包括设置在开口125附近的外螺纹部分135。外螺纹部分135适合于促进开口125的封闭或密封(当与封闭外壳10的互补螺纹部分47连接时)。实际上，当将样本收集和递送系统连接至样品管100时，过滤器基质15用作将样品选择性保留在样品管中并防止任何材料泄漏到封闭外壳的第二(或“上部”)样品通道24中的屏障。在该构型中，尽管鲁尔锥形端20是打开的，但过滤器基质防止任何样本材料流入鲁尔腔。因此，在样本收集和递送装置关闭样品管之后，在处理、递送和分析程序过程中，最终用户得以保护而免于暴露于样品。在本发明的可选择的实施方案中，如本文所公开的，可在样本收集和递送系统的第二腔室24与鲁尔腔22之间设置可爆裂的隔膜。

图4A和4B描绘设备300的透视图，说明本发明的样本收集和递送装置5的示例性使用。在该实施方案中，设备300是具有被构造用于样品制备的第一(或“外侧”)部分320和被构造用于插入主体仪器的对接槽(docking bay)中的第二(或“内侧”)部分310的微流控盒，其中根据本领域已知的多种诊断测定方案中的任一种进一步分析样品。如图4A中所描绘的，外侧部分320提供有突出的鲁尔锥体325，其被构造用于与本文所述的样本收集和递送装置的互补鲁尔锥体连接。图4B描绘倒置方向的样品管100，其中样本收集和递送系统5通过连接互补鲁尔而连接至设备300。在该构型中，封闭组件的鲁尔锥体可操作地连接至微流控盒的突出的鲁尔锥体，以形成用于将液体样品从样品管转移至微流控盒的流体通道，如下面进一步描述的。实际上，封闭组件的突出肋25接触微流控盒的外侧部分，并且起到防止对样本收集和递送装置和/或盒的损坏(例如由于当将加盖的样品管连接到盒上时最终用户施加的过度的力而引起的)的作用。

图5A和5B是描绘样品管、样本收集和递送装置与微流控盒之间的连接的进一步细节的分解图。图5A显示样品外壳10的外部特征，包括基座部分45、锥形中间部分30和突出肋25，其中突出肋与微流控盒的外侧部分320和倒置方向的样品管100接触。图5B显示图5A中描绘的特征的横截面视图，其中封闭外壳的鲁尔锥体20与微流控设备的外侧部分的鲁尔锥体325连接或“配合”。连接的鲁尔锥体处于密封接触并形成与盒的微流控通道335流体连通的样品通道330。在环境实验室条件下，封闭组件的过滤器基质15形成防止样品管中的任何样本材料进入样品通道的液体屏障。在操作中，外部真空可以施加至样品通道，例如通过微流控盒的内接(inboard)部分插入主体仪器。在真空下，液体样品被抽吸通过过滤器基质，进入样品通道，而颗粒物质被保留在样本收集和递送装置中。然后，液体样品进入微流控通道，并在主体仪器的控制下被递送至盒中以供进一步处理和分析。

图6是用于使用本发明的样本收集和递送装置以收集和递送临床样品用于分析的说明性方法600的框图。步骤602包括从患者或供体收集一个或多个生物学样本。一个或多个样本可由实验室技术人员、医生或护士和/或患者或供体收集。一个或多个样本可以是通过拭子(swab)或针等取出的组织、排出物或排泄物的任何液体、半液体或固体生物样品。在一个实施方案中，一个或多个样本可以是血液或血液制品。在另一个实施方案中，一个或多个样本可以是粪便。在另一个实施方案中，一个或多个样本可以是组织活组织检查物(biopsy)。在另一个实施方案中，一个或多个样本可包括来自疑似患有感染性疾病如结核病的患者的不同组织的活组织检查物。步骤604包括将一个或多个样本添加到样品管。一个或多个样本可通过移液器或滴血器(blood dropper)或通过可能具有易碎手柄(用于将拭子选择性地保留在样品管中)的拭子来添加。可通过本领域已知的任何手动方式来添加固体样本。将固体和/或半固体样品优先加入预装有缓冲液、稀释剂或收集流体诸如无菌PBS等的样品管中。任选的步骤605可包括许多处理步骤中的任何一个以促进用于分析的样品的制备，包括添加试剂以帮助样本的溶解和目标分析物的释放和/或抑制目标分析物的降解。任选的处理还可包括破坏细胞以释放目标分析物的物理手段，诸如加热、超声处理或电穿孔。在一些实施方案中，使用打浆机珠粒(beater bead)来帮助破坏细菌，诸如结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)。其他任选的治疗还包括暴露于凝血剂或因子以从全血样本中分离血浆级分。步骤606包括本发明的样本收集和递送装置的选择性连接，为了简洁起见，其可被称为“样品递送帽”或“帽”。在一个实施方案中，将帽拧至样品管上以形成气密密封，防止样本泄漏和外部空气流动进入样品管。步骤608包括翻转加帽和密封的样品管。样本收集和递送装置的过滤器基质防止样品从帽泄漏，并且所有样本材料因此而被保留在密封的样品管中。步骤610包括将倒置的样品管的加帽的端部附接至微流控测试盒。附接是通过样品帽和微流控盒上的互补鲁尔锥体介导的，所述互补鲁尔锥体连接或“配合”以形成密封连接。密封连接在样本收集和递送装置与被过滤器基质阻挡的微流控设备之间产生流体通道。任选的步骤615包括使样品帽中的隔膜爆裂，其向最终用户提供可听见的和/或可触觉的反馈，即样品帽已经充分地附接至微流控卡上。步骤612包括经由内接盒部分将微流控盒插入主体仪器。主体仪器控制鲁尔连接上的气动力。当对连接施加足够的真空时，液体样品被抽吸通过过滤器基质并进入微流控盒以用于进一步处理和分析，而颗粒物质被保留在过滤器中。在一些实施方案中，通过过滤器基质的液体样品再水化浸渍在过滤器中的内部对照材料，然后将其溶解在液体样品中。因此使内部控制材料经受与样品材料相同的下游处理和分析步骤。

现在参照图7A和图7B，其中显示根据本发明的替代示例性样本收集和递送装置700的透视侧视图。样本收集和递送装置700也可被称为“样品管”。样品管(诸如样本收集和递送装置700)可以是用于接收、保留和递送医学样本或样品(诸如体液、排出物或组织)的任何合适的样品管。样本收集和递送装置包括具有上部部分710和下部部分720的容器。上部部分710通常具有实质上环状的横截面的圆柱形，它具有上部开口730。下部部分720悬挂(depend from)在上部部分上并且通常具有圆锥形的形状，它具有下部开口的鲁尔端750。上部部分、下部部分和鲁尔端一起形成样本收集和递送装置的内部区域715。下部部分720被构造以接收过滤器基质760A。在一个实施方案中，靠近鲁尔端的下部部分720的外表面可被径向地设置有圆周肋状突起物725。肋状突起物的数量和定位对于本发明来说不是强制性的，并且本文中考虑了每个的若干可能替代方案。样本收集和递送装置700可以是半透明的和/或有色的罐，其可具有任何合适的尺寸，例如在标准临床分析中使用的任何尺寸，例如2mL。

样本收集和递送装置700可包括靠近上部开口730设置的封闭外壳740。封闭外壳可包括用于封闭或密封上部开口的任何合适的结构。封闭外壳740也可以被称为“样品管帽”。在一个实施方案中，封闭外壳740被构造以可释放地或可拆卸地密封上部开口。封闭外壳可包括用于从上部开口抓住和/或移除封闭外壳的凸片747。在一个实施方案中，凸片747可以任选地帮助将封闭外壳锁定到上部开口中。封闭外壳可包括柔性铰链743以将封闭外壳740连接至样品管的上部部分710。封闭外壳可包括上部过滤室745，其可被构造以接收过滤器基质760B。上部过滤室745和过滤器基质760B被构造以在上部开口730被封闭外壳740密封时“卡扣(snap)”配合在样品管的上部部分710内部。封闭外壳740的外表面被构造具有排气孔749以将样品管的内部部分排出到外部大气。

如本文所述，过滤器基质760A和760B通常是多孔盘状结构，其在环境条件下是气体可渗透的且液体不可渗透的。过滤器基质被构造以使得大气压的下降(例如1psi的Δp)使得液体样品能够通过滤器。当可操作地设置在封闭外壳740内时，过滤器基质760B起作用以允许空气通过，同时阻止液体流动。这样，过滤器基质保护最终用户免于接触样本，同时允许样品管内部的排气。当可操作地设置在样品管的下部部分720内时，过滤器基质760A起作用以在标准实验室条件下阻止液体样品流出样品管。实际上，向样本收集和递送装置的鲁尔锥形端750施加真空力，将收集的样本的液相抽吸通过过滤器基质。相比之下，任何大于过滤器的孔径的颗粒物质都被保留并因此与液相分离。在一些实施方案中，如本文所述，过滤器基质760A可用内部测定对照浸渍。

样本收集和递送装置700的特征的布置在图8A和8B进行了更详细地描绘，所述图是本发明的可选择的实施方案的横截面视图。图8A描绘处于开放构型的样本收集和递送装置700。图8B描绘处于密封或封闭构型的样本收集和递送装置700，其中过滤器腔室745和过滤器基质760B定位在装置的内部部分715中。在该构型中，过滤室、装置的内部部分和过滤器基质流体连通。过滤器基质760A与下腔室775和鲁尔腔780进一步流体连通。在本发明的可选择的实施方案中，样本收集和递送装置700可以任选地包括设置在鲁尔腔780和下腔室775之间的隔膜。如本文所公开的，隔膜是当鲁尔锥形端780被固定地连接至测试设备的互补配合鲁尔锥体时被破坏的可爆裂膜。实际上，当样本收集和递送系统被可操作地连接至测试设备时，隔膜的爆裂向最终用户提供了可听见的和/或可触觉的反馈。如本文所述，测试设备可以是微流控盒。

图9是用于使用样本收集和递送装置700来收集临床或其他样本的说明性方法900的框图。步骤902包括从患者或供体收集一个或多个生物学样本。一个或多个样本可由实验室技术人员、医生或护士和/或患者或供体收集。一个或多个样本可以是通过拭子或针等取得的组织、排出物或排泄物的任何液体、半液体或固体生物学样本。在一个实施方案中，一个或多个样品可以是血液或血液制品。在另一个实施方案中，一个或多个样本可以是粪便。在另一个实施方案中，一个或多个样本可以是组织活组织检查物。在另一个实施方案中，一个或多个样品可包括来自疑似患有感染性疾病诸如结核病的患者的不同组织的活组织检查物。步骤904包括将一个或多个样本添加至样本收集和递送装置的内部空间。一个或多个样品可通过移液管或滴血器或通过可具有易碎手柄(用于将拭子选择性地保留在样品管中)的拭子来添加。可以通过本领域已知的任何手动方式来添加固体样本。将固体和/或半固体样品优先地加入预装有缓冲液、稀释剂或收集流体(诸如无菌PBS等)的样品管中。任选的步骤905包括许多处理步骤中的任一个，以促进用于分析的样品的制备，包括添加试剂以帮助样本的溶解和目标分析物的释放和/或抑制目标分析物的降解。任选的处理还可包括破坏细胞以释放目标分析物的物理手段，诸如加热、超声处理或电穿孔。步骤906包括本发明的封闭组件的选择性连接。在一个实施方案中，将封闭组件或“帽”卡扣在样品管上以产生防止样本泄漏的紧密密封。空气可以通过排气孔从管中排出。步骤908包括将样品管的鲁尔端附接至测试设备，例如微流控卡或盒。附接是通过样品管和微流控卡上的互补鲁尔锥体介导的，所述鲁尔锥体连接或“配合”形成密封连接。密封连接在样品管与微流控设备之间形成流体通道，该流体通道被样品管下部部分中的过滤器基质阻挡。任选的步骤915可以包括使样品管中的隔膜爆裂，这向用户提供了可听见的和/或可触觉的反馈，即样品管已经成功地附接至微流控卡上。步骤910包括经由内接卡部分将微流控卡插入主体仪器。主体仪器可以控制鲁尔连接上的气动力，并通过产生真空，将液体样品抽吸通过过滤器基质并且进入微流控卡中以用于进一步处理和分析，而颗粒物质保留在过滤器中。

示例性实施方案包括但不限于以下内容：

实施方案1.一种样品收集和递送装置，其包括：

封闭外壳，其包括：

被构造用于选择性地可拆卸地连接至样品管的基座部分、锥形中间部分以及被构造用于接收测试设备的互补鲁尔的开口鲁尔端；和

设置在其中的过滤器基质。

实施方案2.实施方案1的样品收集和递送装置，其中所述过滤器基质在大气压力下是气体可渗透的但液体不可渗透的，并且被构造以阻挡样品流动通过所述开口鲁尔端。

实施方案3.实施方案2的样品收集和递送装置，其中所述过滤器基质在降低的大气压力下是气体可渗透的且液体可渗透的，并且被构造以使样品能够流动通过开口鲁尔端。

实施方案4.实施方案3的样品收集和递送装置，其中降低的大气压力为约每平方英寸1磅。

实施方案5.实施方案1的样品收集和递送装置，其中所述过滤器基质被设置在所述锥形中间部分的内部。

实施方案6.实施方案1的样品收集和递送装置，其中所述过滤器基质包括多孔材料或由其组成，所述多孔材料选自由下述组成的组：疏水性多孔材料、亲水性多孔材料、疏油性多孔材料和亲油性多孔材料。

实施方案7.实施方案6的样品收集和递送装置，其中所述过滤器基质包括疏水性多孔材料或由其组成。

实施方案8.实施方案7的样品收集和递送装置，其中所述疏水性多孔材料是聚合物材料。

实施方案9.实施方案1的样品收集和递送装置，其中所述过滤器基质具有约50μm至约100μm的孔径和约1000μm至约2000μm的厚度。

实施方案10.实施方案1的样品收集和递送装置，其中所述过滤器基质用内部测定对照进行浸渍。

实施方案11.实施方案10的样品收集和递送装置，其中所述内部测定对照包含天然核酸序列或非天然核酸序列。

实施方案12.实施方案1的样品收集和递送装置，其还包括径向地设置在所述锥形中间部分与所述鲁尔端之间的圆周突起物。

实施方案13.实施方案1的样品收集和递送装置，其中所述基座部分包括被构造用于与样品管的互补螺纹部分可拆卸地连接的内螺纹部分。

实施方案14.实施方案1的样品收集和递送装置，其中所述封闭外壳选择性地可拆卸地连接至样品管。

实施方案15.实施方案14的样品收集和递送装置，其中所述样品管的容积为约2mL。

实施方案16.一种收集测试样品并将其递送至微流控盒的方法，其包括以下步骤：

a)从疑似患有病症的个体获得测试样品；

b)提供具有第一开口端的样品管；

c)将测试样品放置在样品管中；

d)将实施方案1的样品收集和递送装置连接至样品管；

e)翻转样品管；

f)将样品收集和递送装置的鲁尔锥形端连接至微流控盒上的互补鲁尔锥形端以产生鲁尔通道；

g)将微流控盒插入主体仪器；和

h)指示主体仪器对鲁尔通道施加真空。

实施方案17.一种样品收集和递送装置，其包括：

样品管，其具有被构造以容纳测试样品的内部部分、具有对被构造以接收样本的内部部分开口的上部部分、具有其中设置有第一过滤器基质的下部部分以及与内部部分的开口相对的开口鲁尔端，其中所述第一过滤器基质被构造以阻挡所述样本流动通过所述开口鲁尔端的流动；和

封闭外壳，其被构造用于密封开口，包括其中设置有第二过滤器基质的过滤室、被构造用于用户操作的凸片、被构造以将封闭外壳连接至样品管的柔性铰链以及任选的排气孔。

实施方案18.实施方案17的样品收集和递送装置，其中所述第一过滤器基质在大气压力下是气体可渗透的且液体不可渗透的。

实施方案19.实施方案17的样品收集和递送装置，其中所述第一过滤器基质在降低的大气压力下是气体可渗透的且液体可渗透的，并且被构造以使得液体样品能够流动通过鲁尔端。

实施方案20.实施方案19的样品收集和递送装置，其中所述降低的大气压力为约每平方英寸1磅。

实施方案21.实施方案16的样品收集和递送装置，其中所述过滤器基质包括多孔材料或由其组成，所述多孔材料选自由以下组成的组：疏水性多孔材料、亲水性多孔材料、疏油性多孔材料和亲油性多孔材料。

实施方案22.实施方案21的样品收集和递送装置，其中过滤器基质包括疏水性多孔材料或由其组成。

实施方案23.实施方案22的样品收集和递送装置，其中所述疏水性多孔材料是聚合物材料。

实施方案24.实施方案16的样品收集和递送装置，其中所述第一过滤器基质具有约50μm至约100μm的孔径和约1000μm至约2000μm的厚度。

实施方案25.实施方案16的样品收集和递送装置，其中所述第一过滤器基质用内部测定对照进行浸渍。

实施方案26.实施方案25的样品收集和递送装置，其中所述内部测定对照包含天然或非天然核酸序列。

实施方案27.实施方案16的样品收集和递送装置，其还包括径向地设置在所述下部部分与所述鲁尔端之间的圆周突起物。

实施方案28.一种收集测试样品并将其递送至微流控盒的方法，其包括以下步骤：

a)从疑似患有病症的个体获得测试样本；

b)将测试样本放置在实施方案16的样品收集和递送装置中；

c)将样品收集和递送装置的鲁尔锥形端连接至微流控盒上的互补鲁尔锥形端以产生鲁尔通道；

d)将微流控盒插入主体仪器；和

e)指示主体仪器对鲁尔通道施加真空。

当然，应当理解，前述内容涉及本文的示例性实施方案，并且可以在不脱离如以下权利要求中所阐述的本文的精神和范围的情况下做出一个或多个修改。

可将上述的各种实现组合以提供进一步的实施方案。在本说明书中提及和/或在申请数据表中列出的所有美国专利、美国专利申请公开、美国专利申请、外国专利、外国专利申请和非专利出版物，包括但不限于2015年4月29日提交的美国临时专利申请序列第62/154,509号通过引用整体并入本文。

Claims (28)

1.一种样品收集和递送装置，其包括：

封闭外壳，其包括：

被构造用于选择性地可拆卸地连接至样品管的基座部分、锥形中间部分以及被构造用于接收测试设备的互补鲁尔的开口鲁尔端；和

设置在其中的过滤器基质。

2.权利要求1的样品收集和递送装置，其中所述过滤器基质在大气压力下是气体可渗透的且液体不可渗透的，并且被构造以阻挡样品流动通过所述开口鲁尔端。

3.权利要求2的样品收集和递送装置，其中所述过滤器基质在降低的大气压力下是气体可渗透的且液体可渗透的，并且被构造以使样品能够流动通过所述开口鲁尔端。

4.权利要求3的样品收集和递送装置，其中降低的大气压力为约每平方英寸1磅。

5.权利要求1的样品收集和递送装置，其中所述过滤器基质被设置在所述锥形中间部分的内部。

6.权利要求1的样品收集和递送装置，其中所述过滤器基质包括多孔材料，所述多孔材料选自由下述组成的组：疏水性多孔材料、亲水性多孔材料、疏油性多孔材料和亲油性多孔材料。

7.权利要求6的样品收集和递送装置，其中所述过滤器基质包括疏水性多孔材料。

8.权利要求7的样品收集和递送装置，其中所述疏水性多孔材料是聚合物材料。

9.权利要求1的样品收集和递送装置，其中所述过滤器基质具有约50μm至约100μm的孔径和约1000μm至约2000μm的厚度。

10.权利要求1的样品收集和递送装置，其中所述过滤器基质用内部测定对照进行浸渍。

11.权利要求10的样品收集和递送装置，其中所述内部测定对照包含天然核酸序列或非天然核酸序列。

12.权利要求1的样品收集和递送装置，其还包括径向地设置在所述锥形中间部分与所述鲁尔端之间的圆周突起物。

13.权利要求1的样品收集和递送装置，其中所述基座部分包括被构造用于与样品管的互补螺纹部分可拆卸地连接的内螺纹部分。

14.权利要求1的样品收集和递送装置，其中所述封闭外壳选择性地可拆卸地连接至样品管。

15.权利要求14的样品收集和递送装置，其中所述样品管的容积为约2mL。

16.一种收集测试样品和将其递送至微流控盒的方法，其包括以下步骤：

a)从疑似患有病症的个体获得测试样品；

b)提供具有第一开口端的样品管；

c)将所述测试样品放置在所述样品管中；

d)将权利要求1的样品收集和递送装置连接至所述样品管；

e)翻转所述样品管；

f)将所述样品收集和递送装置的鲁尔锥形端连接至所述微流控盒上的互补鲁尔锥形端以产生鲁尔通道；

g)将所述微流控盒插入主体仪器；和

h)指示所述主体仪器对所述鲁尔通道施加真空。

17.一种样品收集和递送装置，其包括：

样品管，其具有被构造以容纳测试样本的内部部分、具有对被构造以接收所述样本的所述内部部分开口的上部部分、具有其中设置有第一过滤器基质的下部部分以及与对所述内部部分的开口相对的开口鲁尔端，其中所述第一过滤器基质被构造以阻挡所述样本流动通过所述开口鲁尔端；以及

封闭外壳，其被构造用于密封所述开口，包括其中设置有第二过滤器基质的过滤室、被构造用于用户操作的凸片、被构造以将所述封闭外壳连接至所述样品管的柔性铰链和任选的排气孔。

18.权利要求17的样品收集和递送装置，其中所述第一过滤器基质在大气压力下是气体可渗透的且液体不可渗透的。

19.权利要求17的样品收集和递送装置，其中所述第一过滤器基质在降低的大气压力下是气体可渗透的且液体可渗透的，并且被构造以使得液体样本能够流动通过所述鲁尔端。

20.权利要求19的样品收集和递送装置，其中所述降低的大气压力为约每平方英寸1磅。

21.权利要求16的样品收集和递送装置，其中所述过滤器基质包括多孔材料，所述多空材料选自由下述组成的组：疏水性多孔材料、亲水性多孔材料、疏油性多孔材料和亲油性多孔材料。

22.权利要求21的样品收集和递送装置，其中所述过滤器基质包括疏水性多孔材料。

23.权利要求22的样品收集和递送装置，其中所述疏水性多孔材料是聚合物材料。

24.权利要求16的样品收集和递送装置，其中所述第一过滤器基质具有约50μm至约100μm的孔径和约1000μm至约2000μm的厚度。

25.权利要求16的样品收集和递送装置，其中所述第一过滤器基质用内部测定对照进行浸渍。

26.权利要求25的样品收集和递送装置，其中所述内部测定对照包含天然或非天然核酸序列。

27.权利要求16的样品收集和递送装置，其还包括径向地设置在所述下部部分与所述鲁尔端之间的圆周突起物。

28.一种收集测试样品和将其递送至微流控盒的方法，其包括以下步骤：

a)从疑似患有病症的个体获得测试样本；

b)将测试样本放置在权利要求16的样品收集和递送装置中；

c)将样品收集和递送装置的鲁尔锥形端连接至所述微流控盒上的互补鲁尔锥形端以产生鲁尔通道；

d)将所述微流控盒插入主体仪器；和

e)指示所述主体仪器对所述鲁尔通道施加真空。