CN116916821A - 用于收集和分析生物气溶胶样品的装置和方法 - Google Patents

用于收集和分析生物气溶胶样品的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于收集生物气溶胶样品的生物气溶胶收集装置，该生物气溶胶收集装置包括：中空外壳，该中空外壳包括入口和出口；使该入口和该出口流体地联接的通路；和捕获基质，该捕获基质设置在该入口下游朝向该出口的该通路中，由此当该生物气溶胶样品从该入口朝向该出口流动时，该生物气溶胶样品接触该捕获基质。

Description

用于收集和分析生物气溶胶样品的装置和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年1月13日提交的美国申请序列号63/136,723、于2021年2月11日提交的美国申请序列号63/148,195、于2021年7月16日提交的美国申请序列号63/222,745、于2021年7月21日提交的美国申请序列号63/224,242、于2021年8月27日提交的美国申请序列号63/237,909、于2021年10月13日提交的美国申请序列号63/255,363、于2021年11月25日提交的美国申请序列号63/283,075和于2021年12月9日提交的美国申请序列号63/287,911的优先权，这些申请的公开内容各自全文以引用方式并入本文。
背景技术
本公开整体涉及医学。更具体地，本公开涉及用于收集和分析生物气溶胶样品的装置和方法。
医学领域需要用于从个体收集样品以进行测试、分析和诊断的装置。样品收集可涉及侵入式样品收集方法和非侵入式样品收集方法。收集后，样品可能需要进一步处理以制备样品用于分析。
侵入式样品收集方法包括诸如外科手术和抽血的程序。较温和形式的侵入式样品收集方法可包括拭子取样。侵入式方法可导致患者疼痛、不适和压力。在侵入式样品收集方法中使用的装置也可能是昂贵的并且需要无菌处理来防止样品受到污染。非侵入式样品收集方法可通过减少样品收集期间个体的疼痛和不适而优于侵入式样品收集方法。
非侵入式样品收集和侵入式样品收集都可能需要进一步处理和加工样品以进行分析。样品收集还包括在收集后对样品进行额外处理。例如，使用拭子收集的样品需要将样品从其原始位置转移到小瓶中，具有所收集样品的拭子的一部分被转移到该小瓶中。可将诸如唾液和痰的细胞学样品收集在样品收集小瓶中，然后在通过移液移除该细胞学样品的全部或一部分之后分析该样品的一部分。其他液体样品诸如尿和血液通常收集在样品收集小瓶中，然后通过将样品转移到单独的容器中来分析该样品的一部分。在每次转移样品时都会发生样品污染风险，这可能导致结果不准确。
组织样品的收集可能需外科手术来收集样品，具体取决于待取样组织的位置。样品诸如血清样品需要收集全血，然后处理全血以获得血清，对该血清进行分析测试。需要另选的样品类型来减少或消除患者的不适以及用于样品收集和样品处理的复杂方法。
因此，需要另选的非侵入式样品收集装置和从个体收集样品的方法。本公开的装置和方法尽量减少了样品处理，可防止样品污染。本公开的装置和方法还允许患者通过将空气排出到该装置中来收集样品，而不需要医疗专业人员。然后可将所收集的样品从患者直接转移至测试设施。本公开的装置和方法的其他实施方案允许患者对所收集的样品进行测试。
发明内容
本公开整体涉及用于样品收集的装置和方法。具体地，本公开涉及用于从个体收集空气样品的装置和方法。
在一个方面，本发明涉及用于收集生物气溶胶样品的生物气溶胶收集装置。该生物气溶胶收集装置包括：中空外壳，该中空外壳包括入口；出口；使入口和出口流体地联接的通路；和捕获基质，该捕获基质设置在入口下游朝向出口的该通路中，由此当生物气溶胶样品从入口朝向出口流动时，生物气溶胶样品接触该捕获基质。
在一个方面，本发明涉及用于收集生物气溶胶样品的生物气溶胶收集装置。该生物气溶胶收集装置包括：中空外壳，该中空外壳包括入口；联接到分析装置的出口；使入口和出口流体地联接的通路；和捕获基质，该捕获基质设置在入口下游的该通路中，由此当生物气溶胶样品从入口朝向出口流动并且延伸穿过出口时，生物气溶胶样品接触该捕获基质，其中该捕获基质的至少一部分接触分析装置的样品区域。
在一个方面，本发明涉及用于收集生物气溶胶样品的生物气溶胶收集装置。该生物气溶胶收集装置包括：捕获基质，该捕获基质被构造成捕获生物气溶胶样品中的分析物；第一生物气溶胶可渗透保护层，该第一生物气溶胶可渗透保护层设置在捕获基质的顶表面上并且覆盖捕获基质的顶表面；和第二生物气溶胶可渗透保护层，该第二生物气溶胶可渗透保护层设置在捕获基质的底表面上并且覆盖捕获基质的底表面。
在一个方面，本发明涉及用于收集生物气溶胶样品的生物气溶胶收集装置。该生物气溶胶收集装置包括：捕获基质，该捕获基质被构造成捕获生物气溶胶样品中的分析物；第一隔室，该第一隔室被构造成覆盖捕获基质的顶表面；第二隔室，该第二隔室被构造成覆盖捕获基质的底表面并且包括分析装置，其中该分析装置包括与捕获基质的底表面流体接触的样品垫；其中第一隔室和第二隔室被构造成联接在一起以形成密封件；并且其中在将缓冲液引入到捕获基质上时，将分析物从捕获基质释放到缓冲液中，其中缓冲液流向分析装置的样品垫。
在另一个方面，本发明涉及收集和分析生物气溶胶样品的方法，该方法包括：使用生物气溶胶收集装置从受试者获得生物气溶胶样品；从该受试者获得拭子样品；将生物气溶胶样品和拭子样品合并；以及分析所合并的样品。
附图说明
当考虑本公开的以下详细描述时，将更好地理解本公开，并且除了以上阐述的特征、方面和优点之外的特征、方面和优点将变得显而易见。这样的详细描述参考以下附图，其中：
图1是描绘生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的纵向剖面图的图示。
图2是描绘生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的纵向剖面图的图示，该生物气溶胶收集装置还包括带通过滤器以及在带通过滤器和捕获基质中的开口(孔)。
图3是描绘生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的纵向剖面图的图示，该生物气溶胶收集装置具有使用帽的处于闭合构型的入口和出口。
图4是描绘具有捕获基质支撑件的生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的剖面图的图示，该捕获基质支撑件具有任选的侧向流测定(LFA)/垂直流测定(VFA)附件和帽附件。
图5是描绘生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的剖面图的图示，该生物气溶胶收集装置具有底帽压力激活滴管以及将缓冲液直接引入到该生物气溶胶收集装置中或用具有缓冲液包的帽封盖该生物气溶胶收集装置的选件，该缓冲液包在帽就位或拧紧时从该包释放缓冲液。
图6A和图6B是描绘整合的瓶管样品收集和测定装置的纵向视图(图6A)和纵向剖面图(图6B)的图示，该整合的瓶管样品收集和测定装置具有锥形内管，该锥形内管从在入口近侧的较大内径(D1)逐渐缩小至在入口远侧(在收集区域近侧)的较窄内径(D2)。还示出了排气口(出口)、具有桥接材料以将样品引导至整合的测定部件(例如，LFA/VFA)的成角度的收集基质，以及允许使用者观察测定结果的窗口。
图7是描绘生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的纵向视图的图示，其中示出该装置的顶部部分的空气和试剂流动室以及捕获区域细节。
图8是描绘生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的纵向剖面图的图示，其中示出在该装置的内壁表面的缓冲液/试剂部件。
图9是描绘整合的生物气溶胶收集和测定装置的纵向剖面图以及测定步骤的图示。在收集步骤期间，受试者在装置入口处排出空气。在内部，空气样品流向并通过捕获(收集)基质，分析物在该基质处被收集。在入口处加入缓冲液，缓冲液流到捕获基质。在接触捕获基质后，所收集的分析物经由桥转移至测定部件(例如，LFA/VFA的样品垫)以开始分析。窗口允许使用者观察测定结果。
图10是描述整合的生物气溶胶收集和测定装置的示例性实施方案的剖面图的图示，该整合的生物气溶胶收集和测定装置具有由任选的圆锥捕获基质支撑件支撑并且与测定部件流体接触的圆锥捕获基质。圆锥构型将样品流集中在收集区域中。
图11是描绘具有圆锥收集基质的生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的纵向剖面图的图示。测定装置(例如，LFA/VFA)可以是该装置的一体部件，或者该装置可联接到测定装置。气流沿着内管朝向圆锥捕获基质行进，然后被引向捕获基质的中心点。被捕获基质捕获的分析物被转移到测定装置以开始分析。
图12A和图12B是描绘整合的生物气溶胶收集装置的纵向视图(图12A)和剖面图(图12B)的图示，该整合的生物气溶胶收集装置具有联接到侧向流测定(LFA)/垂直流测定(VFA)的圆锥捕获基质。该装置的管部分还可以可逆地联接到生物气溶胶收集装置外壳。该生物气溶胶收集装置捕获外壳还可以可逆地联接到LFA/VFA。
图13是描绘具有圆锥捕获基质并且联接到LFA/VFA的生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的纵向剖面图的图示。可通过使用具有缓冲液包和/或缓冲液小瓶的帽引入缓冲液来转移分析物。
图14A-图14D是描绘生物气溶胶收集装置的示例性实施方案和排气细节的放大图(图14B)、捕获基质细节(图14C)以及收集基质/测定部件接合点的剖面图(图14D)的图示。
图15是描绘具有“T”形设计的整合的生物气溶胶收集装置和LFA/VFA的示例性实施方案的剖面图的图示。
图16A和图16B是描绘3D打印的两部分生物气溶胶收集装置的照片，该两部分生物气溶胶收集装置具有LFA(图16A)和与LFA联接的捕获外壳(与管部分分离)。
图17是生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的图示，其中描绘了单件设计，该单件设计允许该装置通过封盖顶部(入口)和底部(出口)而与该装置一起用作小瓶。缓冲液可从缓冲液小瓶引入，然后封盖，以及/或者可使用具有缓冲液包的帽来封盖该装置。
图18是生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的图示，其中描绘了将捕获基质锁定在适当位置并通过在联接机构处断开该装置的两个组成部分来释放捕获基质的两件式构造。
图19A-图19C是描绘用于移除捕获基质的不同机制的图示，诸如通过扭转(图19A)、滑动(图19B)和拉动(图19C)，由此顶部部分和底部部分独立地移动。
图20A-图20C是描绘用于将捕获基质转移到生物气溶胶收集装置外的不同机制的图示，诸如通过使用探针(例如拭子或棒)将收集基质推到该装置外(图20A)、使用可移动内部柱塞(图20B)，以及使用具有穿孔的捕获基质，这些穿孔允许捕获基质在压力施加到该捕获基质时破裂(图20C)。
图21A和图21B是描绘将捕获基质转移到生物气溶胶收集装置外(图21A)以及将捕获基质转移到附接到该装置的小瓶中(图21B)的示意图，当捕获基质从该装置掉出时，可被取回。
图22A-图22C是描绘捕获基质的洗脱的图示。在图22A中，捕获基质始终保持在适当位置，并且患者将空气样品(口/鼻空气样品)引入到该装置中。在图22B中，小瓶联接到该装置的底部。对于洗脱步骤，捕获基质可被完全或部分移去，以允许洗脱液沉降在底部。另选地，可利用机械振动来机械地破坏将捕获基质附接到该装置的穿孔或粘合剂。可加入洗脱缓冲液，然后将装置的顶部封盖。可施加剧烈的机械振动来洗脱捕获基质并将洗脱液收集在所连接的小瓶中。在图22C中，捕获基质保留在该装置中，并且加入缓冲液。缓冲液洗脱捕获基质的内容物，并且收集在所连接的小瓶中。然后分离该小瓶，并可运输、储存和/或分析含有分析物的缓冲液。该小瓶也可被封盖。
图23A-图23C是描绘生物气溶胶收集装置与拭子使用的组合的图示。在图23A中，捕获基质一直保持在适当位置，并且受试者按指示向该装置中吹气。在图23B中，小瓶联接到该装置的底部。对于洗脱步骤，收集基质可使用拭子被完全或部分移去，以允许洗脱液沉降在底部。可将洗脱缓冲液加入到该装置中以同时洗脱/提取拭子和捕获基质。另选地，可利用机械振动来机械地破坏将捕获基质附接到该装置的穿孔或粘合剂。可施加剧烈的机械振动来洗脱拭子和捕获基质并将洗脱液收集在所连接的小瓶中。在图19C中，拭子和捕获基质保留在该装置中，并且加入洗脱缓冲液。洗脱缓冲液同时洗脱拭子和捕获基质的内容物，并且将洗脱液收集在所连接的小瓶中。然后分离该小瓶，并可运输、储存和/或分析洗脱液。该小瓶也可被封盖。
图24是描绘生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的图示，该生物气溶胶收集装置具有漏斗(示出为具有任选的排气口)以适应尺寸比该生物气溶胶收集装置小的小瓶。
图25是描绘具有用于引入缓冲液的帽和整合的测定装置(例如LFA)的生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的图示。
图26是描绘具有用于引入缓冲液的帽和整合的测定装置(例如LFA)的生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的图示，并且该生物气溶胶收集装置与拭子组合以用于分析通过收集生物气溶胶样品和拭子样品获得的组合样品。
图27是描绘包括顶部外层、捕获基质层和底部外层的生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的侧视图和顶视图的图示(分解图)。
图28是描绘生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的侧视图和顶视图的图示(分解图)，该生物气溶胶收集装置包括顶部外层、捕获基质层和底部外层，并且还包括保护层(过滤器)以保护捕获基质的顶表面和底表面。
图29是描绘生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的顶视图的图示，其中示出捕获区域和外层中的折叠部，该折叠部帮助移除外层以暴露捕获基质，捕获基质然后被处理以用于分析。
图30是描绘生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的半透明图示，其中示出捕获基质保持器，该捕获基质保持器抵抗当使用者将生物气溶胶样品引导到收集区域时所施加的空气的力来支撑捕获基质，并且允许在使用者不直接接触捕获基质的情况下处理捕获基质。
图31是描绘了生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的半透明图示，其中示出外层覆盖捕获基质层和捕获基质保持器的仅一部分。接触使用者皮肤的装置边缘可以是平的或弧形的。
图32是生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的分解图(侧视图和顶视图)，该生物气溶胶收集装置包括气流环/管以将生物气溶胶样品引导至捕获基质区域，并且其中捕获基质层包括捕获基质保持器和捕获基质。
图33是生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的分解图(侧视图和顶视图)。捕获基质层包括捕获基质和捕获基质保持器。捕获基质保持器可释放地连接到支撑件并且被构造成从支撑件断开连接以从生物气溶胶收集装置的剩余部分移除捕获基质。
图34是生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的分解图(侧视图和顶视图)。捕获基质层包括泪滴形捕获基质和捕获基质保持器。捕获基质保持器可释放地连接到支撑件并且被构造成从支撑件断开连接以从生物气溶胶收集装置的剩余部分移除捕获基质。
图35是生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的分解图(侧视图和顶视图)。捕获基质层包括泪滴形捕获基质和捕获基质保持器。捕获基质保持器可释放地连接到支撑件并且被构造成从支撑件断开连接以从生物气溶胶收集装置的剩余部分移除捕获基质。该示例性实施方案还包括位于捕获基质层的顶表面和底表面上的上接片和下接片。保护层保护捕获基质免受污染和物理损坏，并且可过滤生物气溶胶样品。
图36是生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的分解图(侧视图和顶视图)。外层可包括折叠部以帮助外层的移除(分离)来暴露内层并且允许捕获基质被处理以用于运输和/或分析。
图37是生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的分解图(侧视图和顶视图)，其中示出该装置的边缘，该边缘旨在以弧形形状适合使用者的皮肤表面。
图38是描绘生物气溶胶收集装置的捕获层的示例性实施方案的图示。
图39是描绘捕获基质保持器的示例性实施方案的图示，其中示例性实施方案还描绘了可释放地连接到支撑件并且被构造成从支撑件断开连接的捕获基质保持器。
图40是描绘包括掀盖式部件的生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的图示，该掀盖式部件包括具有缓冲液包的顶部部分和包括分析装置(LFA/VFA)的底部部件。
图41是描绘掀盖式实施方案的顶视图和掀盖式实施方案的底视图的半透明图像的图示，其中捕获基质封闭在掀盖内以用于分析。
图42是描绘掀盖式实施方案的顶视图和掀盖式实施方案的底视图的图示，其中捕获基质封闭在掀盖内以用于分析，捕获基质被示出为与支撑层联接并且包括顶部接片和底部接片。
图43是描绘掀盖式实施方案的顶视图和掀盖式实施方案的底视图的图示，其中捕获基质封闭在掀盖内以用于分析，支撑件从保持器移除。
图44是生物气溶胶收集装置的摄影图像。
图45是生物气溶胶收集装置的摄影图像，其中示出与支撑件连接的保持器并且示出了从支撑件移除的保持器(附接有捕获基质)。
图46是描绘穿孔设计生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的图示。向顶部外层或底部外层施加力使捕获基质移去，以允许捕获基质被转移和处理以用于分析。
图47是描绘穿孔设计生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的图示，其中捕获区域被构造成被封盖。
图48是描绘包括气流适配器的生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的图示。该气流适配器被构造成接收该生物气溶胶收集装置，这有利地允许不同的使用者通过使用不同的气流适配器将生物气溶胶样品引导至相同的生物气溶胶收集装置。
图49是描绘包括气流适配器的生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的图示，该气流适配器被构造成允许从使用者的两个鼻孔收集生物气溶胶样品。
图50是生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的图示，该生物气溶胶收集装置包括流体地联接到捕获基质的缓冲液包，该捕获基质流体地联接到分析装置的样品垫。
图51是生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的图示，其中捕获基质与分析装置联接。在生物气溶胶样品收集后，将捕获基质置于包含试剂缓冲液的小瓶中，该试剂缓冲液通过分析装置启动分析。
图52A-图52C是描绘生物气溶胶样品收集(图52A)和随后用于洗脱生物气溶胶样品的拭子样品的洗脱(图52B)的图示。混合的拭子和生物气溶胶样品由联接到该生物气溶胶收集装置的分析装置分析(图52C)。
图53A和图53B是描绘用于在整合的生物气溶胶收集装置中混合生物气溶胶样品和拭子样品的步骤的图示。在步骤1和2中，从受试者获得生物气溶胶样品(口和/或鼻)和拭子样品。(图53A)。在步骤2中，将拭子引入到生物气溶胶收集装置中，并且引入缓冲液，该缓冲液从拭子和捕获基质洗脱分析物。然后将分析物转移到测定装置中。
图54A-图54D是描述混合拭子和生物气溶胶样品的步骤的图示。在步骤1和2中，从受试者获得生物气溶胶样品(口和/或鼻)和拭子样品。(图54A)。在步骤3中，将缓冲液加入到滴管小瓶中(图54B)。在步骤4中，使用拭子将捕获基质从生物气溶胶收集装置转移到滴管小瓶中(图54C)。在步骤5中，移除拭子，并且使用滴管小瓶将一滴混合样品转移到分析装置中用于分析物检测。
图55是描绘拭子样品和生物气溶胶样品的混合的图示，具体是通过分别洗脱拭子和捕获基质，然后将拭子样品与生物气溶胶样品混合来形成混合的洗脱液。
图56是描绘通过洗脱相同小瓶中的生物气溶胶捕获基质和拭子来混合拭子样品和生物气溶胶样品的图示。
图57是描绘拭子样品和生物气溶胶样品的混合的图示，具体是通过首先洗脱拭子，然后使用拭子洗脱来洗脱生物气溶胶捕获基质。
图58是示出混合样品导致更好地检测SARS-CoV2的图(改编自Jarvis和Kelley，Scientific Reports，11，9221(2021年4月28日))。
图59是总结使用示例性装置实施方案收集的鼻空气样品的分析结果的表格。
具体实施方式
除非另外定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。尽管类似于或等同于本文所述的方法和材料的任何方法和材料可用于本公开的实践或测试中，但优选的方法和材料在下文描述。
本发明公开了用于从受试者收集生物气溶胶样品的装置和方法。在一些实施方案中，这些装置与分析装置联接，分析装置有利地允许将生物气溶胶样品单独地或与其他样品类型(例如，拭子、痰液、灌洗液、抽吸液等)组合地收集和分析。样品可由医疗专业人员从受试者收集，或者由受试者在有或没有医疗专业人员的帮助下收集。
如本文所用，“生物气溶胶样品”根据其如本领域普通技术人员所理解的普通含义使用，意指生物材料的气载集合。生物气溶胶样品可包括细胞、细胞碎片、真菌孢子、真菌菌丝、病毒、蛋白质、核酸、其他生物材料和化学物质。
如本文所用，“捕获基质”(和/或“收集基质”)是指收集包含在生物气溶胶样品中的材料的表面或材料。捕获基质被设计成捕获(收集和/或捕集)感兴趣的分析物。基于分析物的尺寸来选择捕获基质的孔径。通常，捕获基质的孔径小于感兴趣的分析物的尺寸，使得分析物不会穿过捕获基质。捕获基质还可包括一定范围的孔径。捕获基质有利地浓缩所收集的样品，使得需要最少量的试剂来执行样品分析。捕获基质的浓缩样品收集功能也提高了测试灵敏度。捕获基质还可被设计成释放感兴趣的分析物。例如，捕获基质可被设计成使得可使用从捕获基质冲洗分析物的缓冲液或使捕获基质溶解并由此释放分析物的缓冲液来从捕获基质洗脱由捕获基质收集的分析物。捕获基质还可被设计成允许感兴趣的分析物在捕获基质内移动(例如，从捕获基质的一个区域移动到捕获基质的另一个区域)。捕获基质还可被构造成允许感兴趣的分析物从收集基质转移到测试基质。例如，捕获基质可包括孔、通道、凹槽、处理物、纤维类型和材料的混合物等，分析物穿过或沿着这些孔、通道、凹槽、处理物、纤维类型和材料的混合物等行进，并且/或者这些孔、通道、凹槽、处理物、纤维类型和材料的混合物等引导分析物和/或包含分析物的载体的移动以从捕获基质移动。例如，分析物可在捕获基质的通道(例如，微通道)中行进到分析基质或另一小瓶。
捕获基质可具有不同的形状。合适的形状包括圆形、盘状、椭圆形、圆锥形、卵形、泪滴形、正方形、矩形、三角形、篮形等。一般而言，捕获基质的形状类似于该装置的气流通道的形状。捕获基质的形状也可类似于被设计为保持捕获基质的装置的形状。捕获基质可在装置内取向。例如，如图1-图5所示，捕获基质垂直于气流取向。如图6-图9所示，捕获基质与气流成一定角度取向。如图10-图15所示，捕获基质垂直于气流取向，但捕获基质的形状是圆锥形，使得捕获基质的一些部分与气流成一定角度取向。圆锥形状的捕获基质特别适于将样品材料朝向基质的中心点聚集。捕获基质可成形为类似于被设计成保持捕获基质的装置的形状，类似于咖啡过滤器如何配合在咖啡过滤器保持器内。捕获基质还可包括皱褶、折叠和其他布置以增加捕获基质的表面积。
没有外层结构的捕获基质是柔性的，可折叠以适应多种形状并且可容易地放置在小瓶中。捕获基质的尺寸适于覆盖顶部和底部外层的整个孔(空气通道)，并且减少或防止患者的呼出气不穿过捕获基质。捕获基质的尺寸理想地是覆盖空气通道并且将捕获基质保持在适当位置所需的最小尺寸。
捕获基质还可包括穿孔。可包括穿孔来从其他层移除捕获基质。也可包括穿孔来移除捕获基质的一部分，因此仅允许捕获基质的一部分被进一步测试，例如，同时允许捕获基质的剩余部分被储存以供以后测试。测试较小部分而不是整个捕获基质可提高测试的灵敏度。
捕获基质可包括“狭缝”以增加捕获基质的适应性，从而容易地符合小瓶尺寸的范围并且实现鼻拭子取样的舒适性和有效性。这些狭缝可以是从基质中心开始的径向狭缝或平行于捕获基质保持器的狭缝。
捕获基质还可包括孔，该孔允许使用者将本文所述的样品处理装置(诸如移液管尖端)穿过捕获基质插入。该孔还可用于降低气流对捕获基质的压力，使得当个体将空气引导到入口中时，捕获基质不会移去。虽然可由该孔来释放及/或减小捕获基质上的压力，但可将捕获基质制成具有可承受个体引导空气进入装置的入口中所产生的压力的强度。此外，捕获基质可因气压而变形。用于制造捕获基质的材料和用于将捕获基质固定在外壳内的适当位置的方法将防止捕获基质移去，同时允许足够的气流通过捕获基质。
在某些实施方案中，捕获基质被构造用于用作拭子的额外目的。软的生物气溶胶捕获基质材料可用于鼻(和/或口)拭子取样，并且因此混合生物气溶胶和鼻(和/或口)样品，从而增加分析物的浓度。例如，捕获基质的边缘的全部或一部分可包括拭子材料以增加用于拭子取样的表面积。捕获基质可包括用于收集生物气溶胶样品中的分析物的第一材料的第一层，和包括拭子材料的第二层。
捕获基质可使用粘合剂与捕获基质柄部(环和/或框架)、过滤层和外层联接(或与之附接)。空气通道的顶部和底部周围的粘合剂可有助于确保没有空气侧向逸出，而是仅穿过捕获基质。合适的粘合剂是惰性的，并且不会干扰分子或抗原测试。
捕获基质适当地由合成纤维、天然纤维以及它们的组合制成。用于形成捕获基质的纤维包括疏水性纤维、亲水性纤维以及它们的组合。疏水性纤维包括例如聚内酯、聚(己内酯)、聚(L-乳酸)、聚(乙醇酸)、类似的共聚物聚(丙烯酸烷基酯)、聚丁二烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯(对苯二甲酸酯)、聚砜、聚碳酸酯、聚(氯乙烯)，以及它们的组合。亲水性纤维包括例如线性聚(乙烯亚胺)、纤维素、乙酸纤维素和其他接枝纤维素、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、聚(环氧乙烷)、聚乙烯基吡咯烷酮、聚(丙烯酸)、聚(乙二醇)、聚(乙烯醇)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(丙烯酰胺)、蛋白质、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(苯乙烯磺酸盐)，以及它们的组合。其他合适的纤维材料包括例如丙烯腈/丁二烯共聚物、纤维素、乙酸纤维素、壳聚糖、胶原、DNA、纤维蛋白原、纤连蛋白、尼龙、聚(丙烯酸)、聚(氯苯乙烯)、聚(二甲基硅氧烷)、聚(醚酰亚胺)、聚(醚砜)、聚(丙烯酸乙酯)、聚(乙烯醋酸乙烯酯)、聚(乙基-共-乙酸乙烯酯)、聚(环氧乙烷)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(乳酸-共-乙醇酸)、聚(甲基丙烯酸)盐、聚(甲基丙烯酸酯)、聚(甲基苯乙烯)、聚(苯磺酸)盐、聚(苯乙烯磺酰氟)、聚(苯乙烯-共-丙烯腈)、聚(聚苯乙烯-共-丁二烯)、聚(苯乙烯-共-二乙烯基苯)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、聚(氯乙烯)、聚(偏二氟乙烯)、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈，聚酰胺酸(PAA)、聚酰胺、聚苯胺、聚苯并咪唑、聚己内酯、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷-共-聚氧化乙烯、聚醚醚酮、聚乙烯、聚乙烯亚胺、聚酰亚胺、聚异戊二烯、聚乳酸、聚丙烯、聚苯乙烯、聚砜、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、蛋白质、SEBS共聚物、丝绸和苯乙烯/异戊二烯共聚物。聚合物共混物例如聚(偏二氟乙烯)-共混-聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯-共混-聚(乙烯基甲基醚)、聚(甲基丙烯酸甲酯)-共混-聚(环氧乙烷)、聚(甲基丙烯酸羟丙酯)-共混聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(羟基丁酸酯)-共混-聚(环氧乙烷)、蛋白质共混-聚氧化乙烯、聚乳酸-共混-聚乙烯基吡咯烷酮、聚苯乙烯-共混-聚酯、聚酯-共混-聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、聚(环氧乙烷)-共混聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(羟基苯乙烯)-共混-聚(环氧乙烷)。可选择用于形成捕获基质的纤维材料以使分析物(包括含有分析物的载体)从捕获基质的一部分行进到捕获基质的另一部分。可选择用于形成捕获基质的纤维材料以使分析物(包括含有分析物的载体)从捕获基质的一部分行进到捕获基质外，到达分析基质和/或收集小瓶。
另一种合适的捕获基质可以是驻极体(包括热驻极体和原纤化驻极体膜)。驻极体是具有准永久性电荷或偶极极化的介电材料。驻极体可从市售来源获得。驻极体可通过加热材料、同时将材料暴露于电场来制备，由此材料中的许多偶极子在优选方向上取向。在加热之后，材料被“冻结”并且能够长时间地保持其电偶极子的位置。用于制备驻极体的合适材料包括例如现在可用于制造热驻极体的材料，包括有机材料诸如硬橡胶、萘、聚甲基丙烯酸甲酯和许多聚合物，以及无机材料诸如硫、石英、玻璃、滑石和一些陶瓷。驻极体纤维膜是特别合适的。合适的聚合物驻极体还包括聚(L-乳酸)驻极体和聚丙烯。可通过静电纺丝来形成聚偏二氟乙烯(PVDF)/聚四氟乙烯(PTFE)NP驻极体纳米纤维膜。原纤化驻极体膜vanTurnhout(美国专利3,998，916)也是合适的。适合用作捕获基质的材料包括Kanzer公开的生物采样材料。授予Angadjivand的美国专利6，119,691公开了驻极体过滤材料。带电驻极体与感兴趣的分析物相互作用以捕获该分析物。提取/洗脱缓冲液的施加产生电荷短路，引起所有或基本上所有分析物从驻极体捕获基质材料中释放。
合适的捕获基质材料包括可溶解和/或可在液体溶解中的材料。例如，能够在与液体接触时溶解的乙酸纤维素纳米纤维。应当理解，整个捕获基质和/或其部分可以是能够溶解的或可溶的。有利地，捕获基质本身可完全溶解，将所有样品材料释放到洗脱液中，并且不需要从捕获基质移除分析物或移除任何基质材料的移除过程。合适地，可制备捕获基质，使得当捕获基质溶解时，发生反应并稳定样品(例如，颗粒、细胞、DNA、RNA等)或进行一些其他服务检测。合适地，捕获基质在溶解之前可以是惰性的。
在某些实施方案中，处理捕获基质以从捕获基质运输、洗脱和/或提取和/或移除感兴趣的分析物。在其他实施方案中，分析不需要从捕获基质移除或提取分析物。例如，可通过将反应溶液(例如，缓冲液和/或水)添加到该装置中，引起指示分析物存在或不存在的比色反应，来分析捕获基质。在另一个实施方案中，将捕获基质置于反应溶液(例如，缓冲液和/或水)中，由此捕获基质溶解。在溶解捕获基质后，待检测的分析物被释放到反应溶液中，可通过将其他试剂添加到该装置中和/或将全部或部分溶液转移到另一反应介质(诸如小瓶、管、膜、载玻片等)中来直接测试该反应溶液。
捕获基质还可在所有侧面上受到额外的层(诸如过滤器及保护层)保护。捕获基质还可从保护层释放。保护层和捕获基质可由设计用于特定目的(例如，保护和样品收集)的不同材料制成。捕获基质可涂覆有试剂以保持分析物负载收集。内部捕获基质和/或保护层也可涂覆有试剂以稳定分析物。保护层可以是透气的触摸保护涂层。
如本文所用，“缓冲液”是指用于稳定、运输、提取、洗脱和/或检测分析物的组分。例如，分析试剂可包括例如缓冲液组分、盐、dNTP、寡核苷酸引物、聚合酶、逆转录酶，以及它们的组合。分析试剂可适当地是冻干的、液体形式的、凝胶形式的，以及它们的组合。包括分析试剂的试剂层可通过涂层与收集基质的其他层分离，以防止测试试剂接触捕获基质和/或被活化，直到捕获基质被处理用于分析时为止。分析试剂可被活化，例如通过将捕获基质(和/或具有包括测试试剂的可溶解层的收集层)放置在液体介质(诸如包括水的缓冲液)中，由此涂层溶解以释放分析试剂，然后分析试剂也可溶解在缓冲液中。涂层可以是可熔化的，由此可以调节温度，使得该涂层熔化以释放分析试剂并且可以形成混合物，可以通过该混合物来检测分析物。试剂还可以是含有试剂的微粒和/或小珠的形式。合适的试剂包括盐、pH缓冲剂、输送介质、防腐剂、捕获试剂、分析试剂、检测试剂、洗脱液、抗微生物剂(诸如含银抗微生物剂和抗微生物多肽)、止痛剂(诸如利多卡因)、抗生素(例如新霉素)、形成血栓的化合物、释放一氧化氮的化合物(诸如悉尼酰亚胺和NO复合物)、杀菌化合物、杀真菌化合物、抑菌化合物、止痛化合物、其他药物化合物、粘合剂、香料、气味吸收化合物、防腐剂、RNA酶抑制剂、蛋白酶抑制剂和核酸(包括脱氧核糖核酸、核糖核酸和核苷酸类似物)等。其他合适的试剂包括捕获试剂，例如，特异性地结合感兴趣的分析物的抗体，特异性地结合感兴趣的分析物的配体，例如表面分子，诸如糖、糖蛋白等。捕获试剂可通过连接体与收集基质共价偶联或非共价偶联。可使用任何合适的连接体，例如有机分子诸如聚合物或共聚物(例如取代或未取代的聚亚烷基二醇，诸如聚乙二醇)，和/或生物分子诸如牛血清白蛋白。在制造期间，试剂可在液体介质中被引入到外壳中，随后蒸发该介质的液体部分，使得试剂被干燥或冻干。稍后，使用者可通过添加液体介质来使所干燥的试剂再水合，其中在再水合时，试剂可用于其预期目的。如本文所述，分析试剂可适当地是冻干的、液体形式的、凝胶形式的，以及它们的组合。如本文所述，分析试剂可通过加入液体介质诸如包括水的缓冲液而活化，由此涂层溶解以释放分析试剂，然后分析试剂也可溶解在缓冲液中。涂层可以是可熔化的，由此可以调节温度，使得该涂层熔化以释放试剂并且可以形成混合物，可以通过该混合物来检测分析物。试剂涂层可包括含有试剂的微粒和/或小珠。合适的转运介质包括例如病毒转运介质(VTM)、胺类转运介质和无菌盐水。转运介质可包括例如RNA酶抑制剂、DNA酶抑制剂、蛋白酶抑制剂、防腐剂、稳定剂和用于保存样品的其他试剂。一旦被放置在运输容器中，所收集和混合的样品就可被存储直到稍后分析或被加工用于分析。加工可包括裂解、提取和其他已知的加工步骤以分析混合样品的分析物。
如本文所公开的，粘合剂可用于将捕获基质“胶合”到装置内的位置中(诸如胶合到接触捕获基质的边缘的搁板和/或胶合到捕获基质保持器)。附加地或另选地，捕获基质可被“锁定”到其在装置内的位置中，其中装置的两个组成部分可逆地联接并且保持捕获基质(例如，“掀盖”布置)。附加地或另选地，可使用熔融粘结将捕获基质联接到捕获基质保持器。附加地或另选地，可使用紧固件(诸如铆钉、销、螺钉等)将捕获基质联接到捕获基质保持器。
在使用中，该生物气溶胶收集装置被设计为捕获或收集包含在生物气溶胶样品中的分析物。合适的分析物可以是病毒、细菌、核酸(例如，DNA和/或RNA)、蛋白质、化学物质，以及它们的组合。如本文所述，捕获基质的孔径被设计成使得感兴趣的分析物被捕获基质捕获。应当理解，当捕获基质包括孔以允许使用者将某装置插入到该装置中时，一定量的分析物可流过该分析物，并且因此将不会被捕获基质捕获。然而，具有孔的捕获基质将从流过捕获基质的空气中捕获感兴趣的分析物。
分析物包括微生物、生物分子和化学分子。特别合适的待检测微生物是病原体。如本文所用，“病原体”是指微生物，例如细菌、真菌和病毒。术语“病原体”还指类病毒、朊病毒和蛋白质。
合适的分析物包含在由使用者排出的气体和气溶胶液滴中。合适的分析物包括微生物、化学物质、蛋白质、核酸，以及它们的组合。合适的微生物包括细菌和病毒。
特别合适的微生物包括病原体。术语“病原体”根据其普通含义来使用，指直接或间接引起疾病的细菌、病毒和其他微生物。示例性病原体包括例如耶尔森氏鼠疫杆菌、克雷伯氏菌、普罗威登斯菌、欧文氏菌、肠杆菌、沙门氏菌、沙雷氏菌、气杆菌、埃希氏菌、假单胞菌、志贺菌、弧菌、嗜水气单胞菌、链球菌、葡萄球菌、微球菌、莫拉氏菌、芽孢杆菌、梭菌属、棒状杆菌、埃伯菌、弗朗西斯氏菌、嗜血杆菌、拟杆菌、李斯特菌、赤藓菌、不动杆菌、布鲁氏菌、巴斯德菌、黄杆菌、梭杆菌、链杆菌、鞘杆菌、军团菌、密螺旋体、疏螺旋体、钩端螺旋体、放线菌、诺卡氏菌、立克次体、微球菌、分枝杆菌、奈瑟菌、弯曲杆菌、病原性病毒诸如乳头瘤病毒、细小病毒、腺病毒、疱疹病毒、疫苗病毒、沙粒病毒、冠状病毒(Sars-Cov-2、冠状病毒229E、冠状病毒HUK 1、冠状病毒NL63、冠状病毒OCL43)、鼻病毒、呼吸道合胞病毒、流感病毒、小核糖核酸病毒、副粘病毒、呼肠孤病毒、逆转录病毒、弹状病毒、人类免疫缺陷病毒(HIV)、绦虫、微小膜壳绦虫、阔节裂头绦虫、棘球绦虫、姜片虫、异形吸虫、后殖吸虫、片吸虫、并殖吸虫、血吸虫、蛲虫、鞭虫、蛔虫、钩虫、板口线虫、吴策线虫、布鲁线虫、罗阿丝虫、盘尾丝虫、龙线虫、纳氏虫、棘阿米巴原虫、疟原虫、锥体虫、利什曼原虫、弓形虫、内变形虫、贾第鞭毛虫、等孢球虫、隐孢子虫、肠上皮细胞微孢子虫、类圆线虫、旋毛虫、引起例如癣、组织胞浆菌病、酿母菌病、曲霉病、隐球菌病、孢子丝菌病、球孢子菌病、巴西芽生菌病、毛霉病、念珠菌病、脚气、原藻病、糠疹、足分枝菌病、副球虫病、暗色菌丝体病、假性阿利什利菌病、毛孢子菌病、肺孢子菌病的真菌、人类偏肺病毒、人类鼻病毒、肠道病毒、甲型流感、乙型流感、中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)、副流感病毒1、副流感病毒2、副流感病毒3、副流感病毒4、呼吸道合胞病毒、副百日咳杆菌、百日咳杆菌、肺炎衣原体、肺炎支原体，以及它们的组合。
合适的化学物质包括酮、尼古丁、可卡因、阿片类、大麻、苯二氮卓类、安非他明、巴比妥类等。
还可分析样品中的蛋白质、DNA和RNA。
可同时分析样品中的多种不同的分析物(例如，多重测定)。例如，本公开的方法特别适于在多重测定中从上呼吸道样品或下呼吸道样品中检测和区分SARS-CoV-2、甲型流感病毒和乙型流感病毒的RNA。
本领域已知的用于分析本公开的样品的任何方法适于分析使用生物气溶胶收集装置收集的生物气溶胶样品以及使用生物气溶胶收集装置、拭子、灌洗液、抽吸液以及它们的组合收集的混合样品。合适的方法包括例如聚合酶链反应和其他DNA和RNA扩增方法(例如PCR、RT-PCR、环介导的等温扩增(LAMP))、免疫测定检测方法诸如蛋白质印迹分析和酶联免疫吸附测定(ELISA)、色谱法诸如HPLC、气相色谱法、毛细管电泳、2D和3D凝胶电泳、质谱法，以及它们的组合。
可利用诸如硝化纤维素侧流条的装置来分析样品，这些侧流条含有一个或多个捕获区：检测样品中所有抗体的存在的对照线和与待检测的分析物发生特异性反应的测试线。还可使用抗原测试来分析样品。如本领域已知的，抗原测试在测试装置上含有抗体，这些抗体将结合样品中所含的抗原。在另一个实施方案中，可利用抗体测试来分析混合的样品。如本领域已知的，抗体测试在测试装置上含有抗原，这些抗原将结合样品中所含的抗体。在抗原测试和抗体测试中，抗体与抗原的结合触发可视结果，该结果指示受试者被感染。
用于侧向流分析(“LFA”)和垂直流分析(“VFA”)的典型侧向流测试条包括安装在背衬卡片上的重叠膜，用于更好的稳定性和处理。将样品在该条的一端施加在吸附样品垫上，该样品垫用缓冲盐和表面活性剂浸渍，使得样品适于与检测系统相互作用。样品迁移通过缀合物释放垫，该缀合物释放垫含有对目标分析物具有特异性并且缀合至有色或荧光颗粒的抗体。样品与结合到目标分析物的缀合抗体一起沿着该条迁移到检测区中，该检测区具有固定在检测线中的特定生物组分(例如，抗体或抗原)，这些组分与结合到缀合抗体的分析物发生反应。样品分析物的识别导致测试线上的响应，而对照线上的响应指示适当的液体流动通过该条。读出结果以不同强度出现的线表示，可以通过眼睛或使用专用读取器来评估。可以阵列形式固定对不同分析物具有特异性的抗体的其他测试线，以在相同条件下同时测试多种分析物。
可使用可商购获得的平台诸如Cobas Amplicor(罗氏分子诊断公司，普莱森顿，加利福尼亚州)来自动进行分析。
分析可使用现场护理平台和/或非现场高通量平台。
本公开的生物气溶胶收集装置允许收集从受试者提供或获得的生物气溶胶样品。受试者可引导空气样品通过口(经口)、通过-个或两个鼻孔，以及口和鼻的组合。受试者引导空气样品(通过吹气、呼气、呼吸、哼唱、唱歌、说话、数数、咳嗽、嗅吸和它们的组合)。受试者可以在设定的时间段内多次排出空气，以及它们的组合。由受试者排出的空气通过入口进入生物气溶胶样品收集装置。空气行进到定位在生物气溶胶收集装置内的捕获基质，在该捕获基质中捕获包含在生物气溶胶样品中的分析物。该生物气溶胶收集装置还包括出口(诸如排气口)，该出口允许空气在穿过该捕获基质之后离开该生物气溶胶收集装置。该出口被构造成降低该装置中的压力，使得该捕获基质的位置在该生物气溶胶收集过程期间不被干扰/破坏。
在一个方面，本发明涉及用于收集生物气溶胶样品的生物气溶胶收集装置。该生物气溶胶收集装置包括：中空外壳，该中空外壳包括入口；出口；使入口和出口流体地联接的通路；和捕获基质，该捕获基质设置在入口下游朝向出口的该通路中，由此当生物气溶胶样品从入口朝向出口流动时，生物气溶胶样品接触该捕获基质。
在一个方面，本发明涉及用于收集生物气溶胶样品的生物气溶胶收集装置。该生物气溶胶收集装置包括：中空外壳，该中空外壳包括入口；联接到分析装置的出口；使入口和出口流体地联接的通路；和捕获基质，该捕获基质设置在入口下游的该通路中，由此当生物气溶胶样品从入口朝向出口流动并且延伸穿过出口时，生物气溶胶样品接触该捕获基质，其中该捕获基质的至少一部分接触分析装置的样品区域。
如图1所示，捕获基质设置在入口与出口之间。在某些实施方案中，捕获基质延伸穿过出口(参见例如图1 4C)。
合适的捕获基质包括本文所述的那些。
如本文进一步所述，该装置是模块化的，这意味着元件可以被附接到该装置上以及从该装置上拆卸下来(参见例如图9和图13)。例如，装置的外壳可以是单个单元或多个单元。每个外壳单元可包含用于样品收集、样品处理和样品分析的一个或多个部件。在多外壳实施方案中，外壳可通过螺纹、摩擦配合等联接。外壳还可联接到帽和适配器以将装置连接到如本文所述的样品制备装置和分析装置。在模块化装置的示例性实施方案中，中空管部分能够可逆地联接到保持收集基质的外壳。
中空外壳可以是圆柱体、管、矩形、椭圆形和允许通过入口导入外壳中的空气经过或穿过收集基质并通过出口离开外壳的其他形状。术语“中空”根据其普通含义用于指外壳构件内部的空的空间或内腔。空的空间允许来自入口的定向气流通过外壳并离开装置的出口。
装置外壳可由任何材料制成。形成装置外壳的特别合适的材料与可用于检测样品中的分析物并被捕获在收集基质上的任何缓冲液和试剂相容。优选地，外壳由透明、半透明或部分透明的材料制成，以允许使用者看到外壳内部。外壳可包括允许使用者观察测定结果的窗口。该窗口又可允许使用者传输测定结果。例如，使用者可以拍摄测定结果的照片并且通过电子地/蓝牙地将照片图像发送到接收器来传输该结果。测定结果还可与可扫描代码诸如条形码相关联，该可扫描代码允许使用者扫描条形码并且电子地/蓝牙地传输测试结果。
在一个实施方案中，中空外壳的内壁的表面可以是疏水的。可通过使用疏水性材料形成中空外壳来使内壁具有疏水性。附加地或另选地，可通过用疏水性物质涂覆中空外壳的内壁表面来使内壁具有疏水性。在另一个实施方案中，中空外壳的内壁可以是亲水的。附加地或另选地，可通过用亲水性物质涂覆中空外壳的内壁表面来使内壁具有亲水性。附加地或另选地，内壁的一部分可为疏水性的并且内壁的另一部分可为亲水性的。内壁的表面还可被处理以减小表面张力并且允许试剂和其他液体沿着内壁更容易地流动。
在一个实施方案中，内壁的表面适于包括试剂。通过将包括试剂的涂层施加到内壁的表面并允许涂层干燥，可使该表面适于包括试剂。干燥的涂层可通过将缓冲液或水添加到装置中而被水合，由此缓冲液或水使试剂再水合并且可从内壁表面释放试剂并且允许试剂与收集基质相互作用。
如图2所示，生物气溶胶收集装置还可包括过滤器(本文中称为“带通过滤器”)。带通过滤器可捕获或捕集包含在生物气溶胶样品中的大颗粒。过滤器定位在入口近侧，使得尺寸大于感兴趣的分析物的颗粒在到达收集基质之前被捕集在过滤材料中。优选的过滤器包括孔径为约200μm的那些。因此，大于200μm的包含在空气流中的颗粒将被捕集在过滤器中，并且小于200μm孔径的包含在空气流中的颗粒可通过过滤器并接触收集基质。虽然200μm孔径大小的过滤器是优选的，但是过滤器孔径大小可以根据要在收集基质上捕获的目标分析物的大小而增加或减小。
在一个实施方案中，过滤器被插入到包含捕获基质的相同外壳中。在另一个实施方案中，过滤器可被包含在联接到包含捕获基质的外壳的外壳中。
如图3所示，生物气溶胶收集装置还可包括被构造成封闭入口的第一封闭件。如图3所示，生物气溶胶收集装置还可包括被构造成封闭出口的第二封闭件。合适的封闭件包括螺帽、按扣帽、压力配合帽等。合适的帽还可包括包含缓冲液包的帽。缓冲液包包括本文所述的缓冲液组分和试剂。在拧紧或施加压力到帽上时，缓冲液包可破裂以将缓冲液释放到装置中。如图5所示，封闭件可包括孔(或开口)，该孔(或开口)允许装置用作压力致动的点滴器。液体(缓冲液)可使用具有缓冲液包的帽或从缓冲液小瓶引入。然后在入口处封闭该装置。在某些实施方案中，生物气溶胶收集装置的外壳或外壳的一部分使用可变形的材料(软聚合物)制成。使用者可在外壳的可变形部分上施加压力，以通过压力致动的点滴器帽转移液滴。可将液滴转移至小瓶和/或分析装置中，并可运输和/或储存剩余的液体。
参考图6，生物气溶胶收集装置包括空气和试剂流动室，该空气和试剂流动室具有将空气样品朝向捕获基质输送或引导的内径。在一些实施方案中，入口近侧的端部具有比入口远侧的区域(捕获基质近侧)(内径D2)更大的内径D1。这可在生物气溶胶样品到达捕获基质时集中气流。在某些实施方案中，捕获基质近侧的装置内径大于入口近侧的装置内径(参见例如图10)。出口(诸如排气口)允许已经流过捕获基质的空气流出装置(参见图7)。这减小了捕获基质上的压力，该压力可能使捕获基质移动或移位。与捕获基质接触的桥接材料使用毛细管作用和/或微流体通道将含有从捕获基质释放的分析物的缓冲液转移至测定部件以开始分析物检测过程。该装置还可包括窗口以使分析测定的结果可视化。
生物气溶胶收集装置还可包括捕获基质支撑件(参见例如图4和图10)。捕获基质支撑件接触捕获基质的一部分以维持捕获基质在装置中的位置和/或在收集生物气溶胶样品的过程中抵抗空气压力(即，当受试者将空气引导到装置中时)。支撑件还可以是搁板(例如，参见图4)、圆锥形(或锥形)形状(例如，参见图10)、篮状形状，以及对应于捕获基质的形状的其他形状。该捕获基质支撑件可以是辐条系统，该辐条系统保持该捕获基质打开而不引起压降。
如图8所示，该装置还可包括在外壳内表面上的缓冲液和/或试剂组分。这些缓冲液/试剂组分可以是冻干形式，例如，在引入缓冲液后被水合。
生物气溶胶收集装置还可包括可逆地联接到生物气溶胶收集装置的分析装置(参见例如图16A和图16B)。本文描述了合适的分析装置。如图4所示，分析装置(诸如侧向流测定(LFA)/垂直流测定(VFA))与该装置联接。如图10至图12所示，捕获基质延伸穿过出口并接触分析装置的部件(诸如LFA/VFA的样品垫)。如图13所示，可将缓冲液引入装置中以开始样品分析。通常，缓冲液导致分析物从捕获基质洗脱/提取，然后流到分析装置，在那里进行检测。
在图15所示的示例性实施方案中，生物气溶胶收集装置可形成为“T形”设计，使得生物气溶胶样品最初沿垂直于捕获基质的方向流动，这可移除捕获基质上的一些气压。图15还示出了带通过滤器和具有缓冲液袋的帽的使用和/或缓冲液/试剂在内壁表面上的应用，如本文所述。锥形捕获基质延伸穿过出口以接触分析装置的部件(例如，LFA/VFA)。
如图16A和图16B所示，该装置可以是模块化的，由此该装置的部件可以彼此分离。如图16A所示，例如，外壳和捕获区域可以与分析装置分离。如图16B所示，外壳可与装置的联接到分析装置的部分分离。
如图17中进一步所示，在收集生物气溶胶样品之后，可使用封闭件诸如帽来封闭生物气溶胶收集装置以存储和运输捕获装置。图17还示出了缓冲液可直接从缓冲液小瓶添加和/或使用具有如本文所述的缓冲液包的帽添加。
图18中另外示出了生物气溶胶收集装置的模块化。图18示出了在上部部分(“空气和试剂流动室”)与底室之间使用联接机构诸如螺纹以将捕获基质保持在装置外壳内的适当位置。如图19A至图19C所示，可使用扭转运动、将顶室和底室引导在一起和/或将顶室和底室拉开来分离生物气溶胶收集装置模块化顶室部件和底室部件。
如图20所示，可将捕获基质转移出生物气溶胶捕获装置。任何移除捕获基质的方法都是合适的。例如，如图20A所示，可使用棒来移出捕获基质并将其推出出口(或入口)。如图20B所示，可按压位于外壳之外的具有滑动旋钮的内部柱塞装置以施加移除捕获基质的压力。为了防止在捕获基质中刺出孔，转移棒可具有柱塞，该柱塞在捕获基质上施加更分散的压力。如图20C中所示，捕获基质可包括在捕获基质的外边缘附近的穿孔，这些穿孔允许捕获基质从它的外边缘被撕开，在该外边缘处捕获基质的大部分可被转移出该装置。
如图21A和图21B所示，可将捕获基质直接转移到与装置可逆地联接的小瓶中。图22至图24示出了被构造成可逆地联接到小瓶的生物气溶胶收集装置的示例性实施方案。
如本文所述，本发明的一个方面涉及包括分析装置的生物气溶胶收集装置。图25示出了具有帽和整合的分析装置(例如，LFA)的生物气溶胶收集装置。在使用中，受试者将空气样品引向入口。空气流过可选的带通过滤器并流过捕获包含在空气中的分析物的捕获基质。装置入口和出口被封闭(未示出)并且帽被拧紧，这导致缓冲液包破裂并且将缓冲液释放到捕获基质上。缓冲液将分析物转移至接合点，在那里开始检测分析物。窗口允许使用者(或其他人)查看分析测试结果。如图26所示，该装置还可包括开口，该开口允许拭子被引入该装置中。如图26所示，拭子收集材料和捕获基质理想地放置在近侧，使得当缓冲液被释放时，它接触拭子和捕获基质两者，从而产生组合的样品。
在一个方面，本发明涉及用于收集生物气溶胶样品的生物气溶胶收集装置。该生物气溶胶收集装置包括：捕获基质，该捕获基质被构造成捕获生物气溶胶样品中的分析物；第一生物气溶胶可渗透保护层，该第一生物气溶胶可渗透保护层设置在捕获基质的顶表面上并且覆盖捕获基质的顶表面；和第二生物气溶胶可渗透保护层，该第二生物气溶胶可渗透保护层设置在捕获基质的底表面上并且覆盖捕获基质的底表面。
如图27中所示，生物气溶胶收集装置具有顶部外层、捕获基质层和底部外层。该捕获基质层包括捕获基质。如图27所示，空气流过这些层中的每个层。如本文所述，生物气溶胶样品中的分析物被捕获基质捕获。本文描述了合适的捕获基质。如图27至图37中所示，生物气溶胶收集装置的部件中的每个部件一起形成通路。捕获基质设置在通路中，由此当生物气溶胶样品流动时，生物气溶胶样品接触捕获基质。使用者将生物气溶胶样品引向捕获区域，生物气溶胶样品流过顶部外层，流过捕获基质，并流过底部外层。顶部外层和底部外层的捕获区域可包括保护材料(例如，过滤器)。
在某些实施方案中，该生物气溶胶收集装置还包括联接到该捕获基质的保持器(如图27所示)。在一些实施方案中，保持器可释放地联接到捕获基质。使用合适的紧固件(例如，销、铆钉、螺钉、压缩销等)、粘合剂、超声波焊接以及它们的组合来将保持器联接到捕获基质。
生物气溶胶收集装置还可包括支撑层，该支撑层包括开口，该开口的尺寸和形状被设定成对应于捕获基质的尺寸和形状。应当理解，支撑层的开口和形状不必与捕获基质的尺寸和形状完全相同。例如，捕获基质的尺寸和形状可略大于支撑层的开口的尺寸和形状，这允许捕获基质的外边缘与支撑层的开口的边缘重叠并且在捕获基质与支撑件之间提供接触表面。捕获基质的尺寸和形状可略小于支撑层的开口的尺寸和形状，使得捕获层“漂浮”在支撑层的开口内。
支撑层还可包括联接到捕获基质的保持器，由此支撑件可释放地联接到该保持器，并且该保持器被构造成从支撑件断开连接以从生物气溶胶收集装置的剩余部分移除捕获基质。
如图28所示，生物气溶胶收集装置还可包括空气流动环(本文也称为“气流管”)。当准备提供生物气溶胶样品时，气流环/管引导使用者将其唇、口、一只或两只鼻孔定位在何处。气流环/管可由任何合适的材料制成。气流环/管可由软泡沫制成以提供舒适性并有助于将使用者的皮肤表面密封到气流环/管。
如图28和图32至图37所示，生物气溶胶收集装置还可包括顶部保护层和底部保护层。保护层可捕集(即，过滤掉)包含在生物气溶胶样品中的不想要的颗粒，防止捕获基质被无意接触捕获基质的人污染，并防止对捕获基质的物理损坏。
如图29所示，外层可包括折叠部，当需要暴露捕获基质(例如，用于处理和测试捕获基质)时，折叠部有助于移除外层。外层可以像粘性绷带包装材料那样剥离开。图29还示出了在分离外层的同时使用捕获区域近侧的粘合剂线来提供附加的阻力。
如图30中所示，捕获基质保持器的一部分可以延伸超过外层。使用者可握住暴露的柄部，同时移除外层(一层或两层)。在一些实施方案中，捕获基质保持器的柄部包括断点，这些断点允许柄部断裂成更短的长度。这允许柄部长度缩短以适应在小瓶中的放置。
如图31所示，外层的尺寸和/或形状被设定成可略大于捕获基质和/或保护层。这允许使用较少的材料，同时提供对捕获基质的支撑和保护。图31还示出了接触使用者皮肤表面的装置的边缘可以是平坦的或弓形的，这可与使用者皮肤表面形成更好的密封和/或在定位用于生物气溶胶样品收集的装置时引导使用者。
图32示出了一个实施方案，其中捕获基质层包括联接到捕获基质的保持器。图33示出了一个实施方案，其中捕获基质层包括支撑层，该支撑层包括开口，该开口的尺寸和形状被设定成对应于捕获基质的尺寸和形状，并且其中支撑件可释放地连接到保持器，该保持器被构造成从支撑件断开连接以从生物气溶胶收集装置的剩余部分移除捕获基质。在一些实施方案中，保持器可释放地联接到如本文所述的捕获基质。保持器可从支撑材料上折断。
支撑件和捕获基质保持器可以是半刚性或刚性的。合适的半刚性和刚性材料是本领域已知的，诸如塑料、聚合物、金属等。用于支撑件和捕获基质保持器的特别合适的材料是高密度聚乙烯。
如图35所示，保持器可使用接片诸如粘合材料可逆地联接到支撑件。使用上接片和至少一个下接片能够可逆地充分联接捕获基质保持器，以维持捕获基质和捕获基质保持器的位置。接片还可包括文字以提供使用说明或其他信息。
图37示出了具有类似于图31所示的示例性实施方案的弧形边缘的生物气溶胶收集装置，该弧形边缘可与使用者皮肤表面形成更好的密封和/或在定位用于生物气溶胶样品收集的装置时引导使用者。
图38示出了捕获层的示例性实施方案。捕获层可以是单独的捕获基质。该捕获基质还可包括如本文所述的穿孔和/或粘合剂。捕获基质还可包括狭缝(如图38所示)、褶皱和折叠，以增加捕获基质的表面积并允许将捕获基质用作拭子。该捕获基质可连接到保持器，该保持器可从支撑件脱离。如还描述的，捕获基质可永久地或可逆地联接到如本文所述的保持器。
图39示出了捕获保持器的示例性实施方案。如图39所示，捕获基质层包括可释放地连接到保持器的支撑件，该保持器被构造成从该支撑件断开连接。保持器可如所述用粘合剂、焊接、紧固件等联接到捕获基质。捕获基质保持器的尺寸和形状可被设定成支撑捕获基质的外边缘，并且其可包括支撑网络，该支撑网络支撑捕获基质的中间部分。如图39中还描述和示出的，保持器包括断点，这些断点允许保持器的长度减小(缩短)。
在一个方面，本发明涉及用于收集生物气溶胶样品的生物气溶胶收集装置。该生物气溶胶收集装置包括：捕获基质，该捕获基质被构造成捕获生物气溶胶样品中的分析物；第一隔室，该第一隔室被构造成覆盖捕获基质的顶表面；第二隔室，该第二隔室被构造成覆盖捕获基质的底表面并且包括分析装置，其中该分析装置包括与捕获基质的底表面流体接触的样品垫；其中第一隔室和第二隔室被构造成联接在一起以形成密封件；并且其中在将缓冲液引入到捕获基质上时，将分析物从捕获基质释放到缓冲液中，其中缓冲液流向分析装置的样品垫。
如图40所示，顶部隔室和底部隔室是封闭捕获基质的“掀盖式”形式。当闭合时，顶部隔室和底部隔室形成不透流体的密封。在某些实施方案中，顶部隔室和底部隔室可使用铰链联接。在某些实施方案中，顶部隔室和底部隔室作为单独组件存在。图40还示出了示例性实施方案，其中顶部隔室包括如本文所述的缓冲液包，当施加压力以联接顶部隔室和底部隔室时，该缓冲液包释放缓冲液。捕获基质保持器的一部分还可接触缓冲液包以帮助释放缓冲液。底部隔室可包括接触缓冲液包的附加特征，以在顶部隔室和底部隔室闭合时帮助释放缓冲液。在一些实施方案中，底部隔室包括测定装置诸如LFA/VFA。桥接材料可接触捕获基质的较小端和VFA/LFA的样品垫，以将样品转移到LFA/VFA。图41以装置的顶视图和底视图示出了处于闭合构型的装置。图42示出了包括支撑件和接片的装置的示例性实施方案。图43示出了装置的示例性实施方案，其中顶部隔室包括孔，该孔允许缓冲液通过顶部隔室被引入到捕获基质。
图44和图45是生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的摄影图像。
图46是穿孔设计中的生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的图示。底部外层中的孔直径可小于顶部外层中的孔直径。顶部孔直径可适应患者的嘴和/或鼻孔的几何形状，而底部孔直径可小于用于转移内部收集介质的小瓶直径。捕获基质被完全穿孔或摩擦保持在装置中。底部保护层和顶部保护层几乎被完全穿孔。当施加压力时，顶部和底部保护层释放但仍附着于外层。使用者可将顶部外层向下推动通过收集区域以完全移出捕获基质，从而将其释放以转移到小瓶中。顶部和底部外层以及保护层可保持铰接附接到装置。
图47是具有封盖系统的生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的图示。顶层和底层具有与帽接合的螺纹或摩擦点。当使用者引入生物气溶胶样品时，用于顶层和底层中的一者或两者的任选保护层可定位在捕获基质上方。图47还示出了可将写入应用于装置。
图48和图49是具有气流管适配器的生物气溶胶收集装置的示例性实施方案的图示。该气流适配器包括插入开口以接收该生物气溶胶收集装置。为舒适起见，适配器上可包括可选的软材料。该装置特别适用于使用相同的生物气溶胶收集装置从多个使用者收集生物气溶胶样品。在使用中，每个使用者都有他们自己的适配器，但是所有使用者都使用单个生物气溶胶捕获装置。例如，一家五口可向同一个样品收集装置吹气进行测试。图49示出了被构造用于使用者的两个鼻孔的气流适配器。
在图50所示的示例性实施方案中，生物气溶胶收集装置包括缓冲液包、将缓冲液包流体地联接到捕获基质的通道，以及将捕获基质流体地联接到分析装置的第二通道。图51是与分析装置(LFA/VFA)联接并转移至含有试剂缓冲液的小瓶的示例性生物气溶胶收集装置的图示，该试剂缓冲液接触捕获基质以启动分析物检测。
在另一个方面，本发明涉及收集和分析生物气溶胶样品的方法，该方法包括：使用生物气溶胶收集装置从受试者获得生物气溶胶样品；从该受试者获得拭子样品；将该生物气溶胶样品和该拭子样品合并；以及分析所合并的样品。
如图52和图53所示，使用者将生物气溶胶样品引导至生物气溶胶收集装置中。生物气溶胶样品可通过使用者的嘴或鼻通道提供。拭子也用于收集鼻咽(或口腔)样品。如图52所示，使用合适的缓冲液洗脱拭子样品，然后将拭子洗脱液引入到生物气溶胶收集装置中，以从捕获基质洗脱分析物。合并的洗脱液流向分析装置用于分析。如图53B所示，拭子可被插入到生物气溶胶收集装置中。缓冲液可从缓冲液小瓶和/或经由具有如本文所述的缓冲液包的封盖系统添加。拭子和捕获基质的紧密接近允许样品的混合，样品流向与分析装置的接合点用于分析。
本文描述了合适的生物气溶胶收集装置。
如图54所示，从受试者收集生物气溶胶和拭子样品。将洗脱/提取缓冲液加入滴管小瓶中。拭子用于将捕获基质从生物气溶胶收集装置转移到具有洗脱/提取缓冲液的滴管小瓶中。然后将一滴混合的样品引入分析装置中。
在图55所示的另一个实施方案中，将生物气溶胶捕获基质和拭子在单独的提取/洗脱缓冲液小瓶中洗脱，然后将它们混合以形成混合的样品。在图56所示的另一个实施方案中，将生物气溶胶捕获基质和拭子在同一提取/洗脱缓冲液小瓶中洗脱以形成混合的样品。在图57所示的另一个实施方案中，在提取/洗脱缓冲液小瓶中洗脱拭子，然后丢弃拭子。然后使用拭子洗脱来洗脱/提取生物气溶胶捕获基质以形成混合的样品。
本公开的方法将使用生物气溶胶收集装置获得的样品混合。在另一个实施方案中，本公开的方法可将生物气溶胶样品和第一样品与第三样品收集方法组合。合适的第三样品包括例如痰、鼻灌洗液、口腔灌洗液、口腔拭子等。
在另一个实施方案中，生物气溶胶样品洗出液可被储存和/或转运以在实验室测试设施处进行分析。收集后，可将样品置于含有转运介质的无菌转运容器中。合适的转运介质包括例如病毒转运介质(VTM)、胺类转运介质和无菌盐水。转运介质可包括例如RNA酶抑制剂、DNA酶抑制剂、蛋白酶抑制剂、防腐剂、稳定剂和用于保存样品的其他试剂。一旦被放置在运输容器中，所收集和混合的样品就可被存储直到稍后分析或被加工用于分析。加工可包括裂解、提取和其他已知的加工步骤以分析混合样品的分析物。
本领域已知的用于分析本公开的样品的任何方法适于分析使用生物气溶胶收集装置收集的生物气溶胶样品以及使用生物气溶胶收集装置、拭子、灌洗液、抽吸液以及它们的组合收集的混合样品。合适的方法包括例如聚合酶链反应和其他DNA和RNA扩增方法(例如PCR、RT-PCR、环介导的等温扩增(LAMP))、免疫测定检测方法诸如蛋白质印迹分析和酶联免疫吸附测定(ELISA)、色谱法诸如HPLC、气相色谱法、毛细管电泳、2D和3D凝胶电泳、质谱法，以及它们的组合。
实施例
实施例1：
本实施例概述了不同样品收集方法和样品收集方法组合的测试。
1.装置：吹气管
用例：普通人群
检测方式：通过PCR的多部位(口腔+NP)拭子对比通过PCR的生物气溶胶对比痰
测试的病原体：COVID+结核病(TB)(需要确定单一洗脱方案)
招募标准：推定为阳性
科学需求：比较快速生物气溶胶收集与NP拭子收集方法，理想地针对COVID症状发作的第-2天至第+7天。TB痰
生物气溶胶收集行为：深呼吸×20，咳嗽×10，数到20。
收集时间：10-15分钟
样品处理：POC工作人员从装置中取出生物气溶胶样品收集器并将其置于5mLEppendorf中。1mL的UTM。10秒机械振动，旋转30以获得缓冲液中的样品。
2.装置：吹气管
用例：普通人群
检测方式：通过PCR的多部位(口腔+NP)拭子对比通过PCR的生物气溶胶
测试的病原体：呼吸系统疾病组
招募标准：任何持续时间的咳嗽或呼吸急促或喉咙痛
科学需求：比较快速生物气溶胶收集与NP拭子收集方法，理想地针对一组呼吸系统疾病症状发作的第-2天至第+7天
生物气溶胶收集行为：深呼吸×20，咳嗽×10，数到20。
收集时间：10-15分钟
样品处理：POC工作人员从装置中取出生物气溶胶样品收集器并将其置于5mLEppendorf中。1mL的UTM。10秒机械振动，旋转30以获得缓冲液中的样品。
3.装置：吹气管
用例：普通人群
检测方式：通过PCR的多部位(口腔+NS)拭子+生物气溶胶对比通过PCR的NP拭子
测试的病原体：COVID+TB
招募标准：推定为阳性
科学需求：比较快速生物气溶胶收集与NP拭子收集方法的组合，针对COVID症状发作的第-2天至第+7天。
生物气溶胶收集行为：深呼吸×20，咳嗽×10，数到20
收集时间：10-15分钟
样品处理：POC工作人员从面罩中取出生物气溶胶样品收集器并将其置于5mLEppendorf中。1mL的UTM。10秒机械振动，旋转30以获得缓冲液中的样品。
4.装置：吹气管
用例：普通人群
检测方式：通过PCR的多部位(口腔+NS)拭子+生物气溶胶对比通过PCR的NP拭子
测试的病原体：呼吸系统疾病组
招募标准：任何持续时间的咳嗽或呼吸急促或喉咙痛
科学需求：比较快速生物气溶胶样品与NP拭子收集方法的组合，理想地针对呼吸系统疾病组症状发作的第-2天至第+7天。
生物气溶胶收集行为：深呼吸×20，咳嗽×10，数到20
收集时间：10-15分钟
样品处理：POC工作人员从面罩中取出生物气溶胶样品收集器并将其置于5mLEppendorf中。1mL的UTM。10秒机械振动，旋转30以获得缓冲液中的样品。
5.装置：附接到RDT的吹气管
用例：普通人群
检测方式：通过PCR的多部位(口腔+NP)拭子对比通过RDT(可视的且带有读数器)的生物气溶胶
测试的病原体：COVID
招募标准：推定为阳性
科学需求：比较仅通过快速生物气溶胶样品的RDT进行的定性测试与通过参考PCR测试的定量NP拭子收集，理想地针对呼吸系统疾病组症状发作的第-2天至第+7天。
生物气溶胶收集行为：深呼吸×20，咳嗽×10，数到20
收集时间：10-15分钟
样品处理：POC工作人员将生物气溶胶收集器附接到RDT。患者执行行为。POC将必要的洗脱/提取缓冲液滴施加到生物气溶胶基质
6.装置：附接到RDT的吹气管
用例：普通人群
检测方式：通过PCR的多部位(口腔+NP)拭子对比NS拭子+通过RDT(可视的且带有读数器)的生物气溶胶
测试的病原体：COVID
招募标准：推定为阳性
科学需求：比较与NS样品组合的通过快速生物气溶胶样品的RDT进行的定性测试与通过参考PCR测试的定量NP拭子收集，理想地针对呼吸系统疾病组症状发作的第-2天至第+7天。
生物气溶胶收集行为：深呼吸×20，咳嗽×10，数到20
收集时间：10-15分钟
样品处理：POC工作人员将生物气溶胶收集器附接到RDT。患者在装置中执行生物气溶胶收集行为。POC工作人员用NS拭子从患者取样，并照常在RDT洗脱/提取缓冲液中洗脱。POC将必要的洗脱/提取缓冲液滴施加到生物气溶胶基质以通过RDT进行测试。
虽然本文所述的实施方案包括将使用生物气溶胶收集装置获得的样品与使用拭子收集方法收集的样品混合，但应当理解，使用生物气溶胶收集装置获得的样品可单独分析(不与第二样品混合)。有利地，本公开的方法使得病毒载量以可用于多种测试诸如扩增、抗体、抗原和其他基于纸的测试的密度可用。当使用生物气溶胶收集装置收集的样品与拭子样品组合时，本公开的方法是特别有利的，因为样品的组合特异性地增加了病毒载量可用性。
实施例2：
在该实施例中，分析了使用样品收集装置的示例性实施方案收集的鼻空气样品中COVID的存在。
从推定为COVID阳性的患者收集空气样品。患者还通过他们的鼻孔将空气样品吹入收集装置(来自患者ID的“S”样品)。还收集并分析了来自每个患者的鼻拭子样品(来自专利ID的“B”样品)。
用含有TX45的缓冲液洗脱收集在装置的收集基质中的分析物。使用TaqPath试剂盒对每种样品类型进行PCR以检测MS2、N基因、ORF1ab和S基因。
如图59所示的表中所总结的，从鼻空气样品获得阳性检测。令人惊讶地，鼻空气样品的检测与使用鼻咽拭子收集的样品的检测几乎100％一致。
该实施例表明，可使用该装置收集鼻空气样品并检测包含在鼻空气样品中的分析物。
本公开的方法有利地允许测试的总体灵敏度并减少假阴性测试结果。具体地，将呼气液滴样品与拭子样品组合可最大限度地提高测试灵敏度并减少用于分析样品的测试资源量。此外，将使用生物气溶胶收集装置的生物气溶胶样品和脱落病毒与使用不同收集方法收集的其他样品组合有利地增加了所收集的可测试病毒载量，从而提高了测试灵敏度。例如，将使用生物气溶胶收集装置收集的生物气溶胶样品和脱落病毒与使用拭子收集方法收集的样品组合还可有利地消除从上呼吸道取样相对于唾液样品所固有的任何信号减弱。将生物气溶胶收集装置与使用拭子收集所收集的样品组合还可有利地帮助下游测试处理。将生物气溶胶收集装置与使用拭子收集所收集的样品组合还可有利地减少假阴性，因为可增加使用至少两种不同样品收集方法收集的病原体载量。

Claims (20)

1.一种用于收集生物气溶胶样品的生物气溶胶收集装置，包括：
中空外壳，所述中空外壳包括：
入口；
出口；
使所述入口和所述出口流体地联接的通路；和
捕获基质，所述捕获基质设置在所述入口下游朝向所述出口的所述通路中，由此当所述生物气溶胶样品从所述入口朝向所述出口流动时，所述生物气溶胶样品接触所述捕获基质。
2.根据权利要求1所述的生物气溶胶收集装置，其中所述捕获基质设置在所述入口与所述出口之间。
3.根据权利要求1所述的生物气溶胶收集装置，其中所述捕获基质延伸穿过所述出口。
4.根据权利要求1所述的生物气溶胶收集装置，还包括被构造成闭合所述入口和所述出口的第一闭合件。
5.根据权利要求1所述的生物气溶胶收集装置，还包括被构造成闭合所述出口的第二闭合件。
6.根据权利要求1所述的生物气溶胶收集装置，还包括可逆地联接到所述生物气溶胶收集装置的分析装置。
7.一种用于收集生物气溶胶样品的生物气溶胶收集装置，包括：
中空外壳，所述中空外壳包括：
入口；
联接到分析装置的出口；
使所述入口和所述出口流体地联接的通路；和
捕获基质，所述捕获基质设置在所述入口下游的所述通路中，由此当所述生物气溶胶样品从所述入口朝向所述出口流动并且延伸穿过所述出口时，所述生物气溶胶样品接触所述捕获基质，其中所述捕获基质的至少一部分接触所述分析装置的样品区域。
8.根据权利要求B1所述的生物气溶胶收集和分析装置，其中所述捕获基质直接接触所述分析装置的样品区域。
9.一种用于收集生物气溶胶样品的生物气溶胶收集装置，所述装置包括：
捕获基质，所述捕获基质被构造成捕获所述生物气溶胶样品中的分析物；
第一生物气溶胶可渗透保护层，所述第一生物气溶胶可渗透保护层设置在所述捕获基质的顶表面上并且覆盖所述捕获基质的所述顶表面；和
第二生物气溶胶可渗透保护层，所述第二生物气溶胶可渗透保护层设置在所述捕获基质的底表面上并且覆盖所述捕获基质的所述底表面。
10.根据权利要求9所述的生物气溶胶收集装置，还包括联接到所述捕获基质的保持器。
11.根据权利要求9所述的生物气溶胶收集装置，还包括支撑层，所述支撑层包括尺寸和形状被设定成对应于所述捕获基质的尺寸和形状的开口。
12.根据权利要求11所述的生物气溶胶收集装置，其中所述支撑层还包括联接到所述捕获基质的保持器，所述支撑件可释放地连接到所述保持器，所述保持器被构造成从所述支撑件断开连接以从所述生物气溶胶收集装置的剩余部分移除所述捕获基质。
13.根据权利要求C1所述的生物气溶胶收集装置，其中所述保持器可释放地联接到所述捕获基质。
14.一种用于收集并分析生物气溶胶样品的生物气溶胶收集装置，所述装置包括：
捕获基质，所述捕获基质被构造成捕获所述生物气溶胶样品中的分析物；
第一隔室，所述第一隔室被构造成覆盖所述捕获基质的顶表面；
第二隔室，所述第二隔室被构造成覆盖所述捕获基质的底表面并且包括分析装置，其中所述分析装置包括与所述捕获基质的所述底表面流体接触的样品垫；
其中所述第一隔室和所述第二隔室被构造成联接在一起以形成密封件；并且
其中在将缓冲液引入到所述捕获基质上时，将分析物从所述捕获基质释放到所述缓冲液中，其中所述缓冲液流向所述分析装置的样品垫。
15.根据权利要求14所述的生物气溶胶收集装置，其中所述分析装置选自侧向流测定和垂直流测定。
16.根据权利要求14所述的生物气溶胶收集装置，其中所述第一隔室还包括缓冲液。
17.根据权利要求16所述的生物气溶胶收集装置，其中所述第一隔室包括在缓冲液包中的所述缓冲液。
18.根据权利要求16所述的生物气溶胶收集装置，其中所述捕获基质可释放地联接到柄部。
19.一种收集和分析生物气溶胶样品的方法，所述方法包括：使用生物气溶胶收集装置从受试者获得生物气溶胶样品；从所述受试者获得拭子样品；将所述生物气溶胶样品和所述拭子样品合并；以及分析所合并的样品。
20.根据权利要求E1所述的方法，其中所述生物气溶胶收集装置选自：
(a)生物气溶胶收集装置，所述生物气溶胶收集装置包括：
中空外壳，所述中空外壳包括：
入口；
出口；
使所述入口和所述出口流体地联接的通路；和
捕获基质，所述捕获基质设置在所述入口下游朝向所述出口的所述通路中，由此当所述生物气溶胶样品从所述入口朝向所述出口流动时，所述生物气溶胶样品接触所述捕获基质；
(b)生物气溶胶收集装置，所述生物气溶胶收集装置包括：
中空外壳，所述中空外壳包括：
入口；
联接到分析装置的出口；
使所述入口和所述出口流体地联接的通路；和
捕获基质，所述捕获基质设置在所述入口下游的所述通路中，由此当所述生物气溶胶样品从所述入口朝向所述出口流动并且延伸穿过所述出口时，所述生物气溶胶样品接触所述捕获基质，其中所述捕获基质的至少一部分接触所述分析装置的样品区域；
(c)生物气溶胶收集装置，所述生物气溶胶收集装置包括：
捕获基质，所述捕获基质被构造成捕获所述生物气溶胶样品中的分析物；
第一生物气溶胶可渗透保护层，所述第一生物气溶胶可渗透保护层设置在所述捕获基质的顶表面上并且覆盖所述捕获基质的所述顶表面；
第二生物气溶胶可渗透保护层，所述第二生物气溶胶可渗透保护层设置在所述捕获基质的底表面上并且覆盖所述捕获基质的所述底表面；
联接到所述捕获基质的柄部；和
可释放地连接到所述柄部的支撑件，所述柄部被构造成从所述支撑件断开连接以从所述生物气溶胶收集装置的剩余部分移除所述捕获基质；和
(d)生物气溶胶收集装置，所述生物气溶胶收集装置包括：
捕获基质，所述捕获基质被构造成捕获所述生物气溶胶样品中的分析物；
第一隔室，所述第一隔室被构造成覆盖所述捕获基质的顶表面；
第二隔室，所述第二隔室被构造成覆盖所述捕获基质的底表面并且包括分析装置，其中所述分析装置包括与所述捕获基质的所述底表面流体接触的样品垫；
其中所述第一隔室和所述第二隔室被构造成联接在一起以形成密封件；并且
其中在将缓冲液引入到所述捕获基质上时，将分析物从所述捕获基质释放到所述缓冲液中，其中所述缓冲液流向所述分析装置的样品垫。
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