CN1262351C - 试样容器 - Google Patents

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Abstract

一种试样容器可以包括一个细管，该细管具有一个用于接纳试样材料的开口和至少一个可压缩部分，一个基本上刚性的容器接纳至少细管的一部分；以及一个界面，该界面与细管的开口流体连通。至少一个可压缩部分可具有至少部分地用有足够挠性的材料构制的壁，以便能将壁的相对部分压成相互接触。界面可便于将试样材料通过开口送至细管。一种试样容器可包括一细管，该细管具有多个内腔和至少部分地用具有足够挠性的材料构制的壁，以便能将壁的相对部分压成彼此接触，以及一个压力门，连接至少两个内腔，以便能使流体有选择地在所述至少两个内腔间流动。

Description

试样容器
背景
试样的制备和处置一般包括试样采集和其后的生物和化学化验所需要的任何预处理。试样采集和处置是在实验室条件下诊断(IVD)试验的重要部分，是确定试验自动化可行性的重要因素。随着医学的发展，可以进行的化验的数目持续增加。同时，在过去几十年中试样收集方法也一同发展。例如，在血样采集的情形中，一次性塑料注射器首先取代了玻璃注射器以改进安全性。后来的发展有取代传统注射器的真空管以简化血的采集过程。但是，真空管一般不宜用作IVD试验反应腔。因此，为了将试样送至每种IVD试验用的独特的化验容器，需要再次取样过程。这些过程的自动化是一项艰巨的工作。在大型临床试验中心目前确实使用着耗资数百万美元的大型自动试验系统。在这些机器中的主要自动化工作是液体的处置，这需要将试样从试管吸移至96-井板(96-wellplate)，向各井中添加试剂，以及将反应混合物在井间移送。
近来，毫微米技术的出现使自动化和试验格式发生了革命。在这个方向上，通过采用硅树脂微制造和蚀刻技术，研制出了基片上的实验室平台(lab-on-a-chip platform)，目的是将自动化方法的某些部分结合并小型化在一个尺寸小于2mm×2mm的基片中。某些基片上的实验室平台的液体处理速率可以达每秒毫微升的程度。但是，用户在使用这种平台时，例如，往往难于将试样送至基片。
人们对目前的试样处置装置的另一个担心是为了IVD试验例行地要从病人抽取大量试样。例如，在血样采集的情形中，一个小的真空管可抽取接近5ml全血。当各种化验中需要多个试样时，经常需要若干管的血。但是，对于每项化验却需要小量的血。多项试验对血的大量抽取，使小儿科病人担心，这是由于这可能导致缺铁贫血症。这对于患有已存在的贫血或出血病症的病人来说更为严酷。
发明内容
本说明书涉及试样容器，这种试样容器能够在一个封闭的系统中采集和处置生物和化学试样如血、唾液、组织或尿。在本说明书中公开的试样装置可以提供一种统一的试样处置系统，它可简化试样采集过程，减小生物危害暴露。这里公开的试样容器中的一个或多个能够容纳多份流体试样，适应多项不同类型的化验，同时减少试验所需试样量。
按照一个实施例，提供一种试样容器，它包括：一个分段的细管，该细管具有一个用于接纳试样材料的开口以及至少一个可压缩部分，所述至少一个可压缩部分具有至少部分地用有足够挠性的材料制成的壁，以便可将壁的相对部分压到彼此接触，细管的至少两段通过将细管壁的相对部分相互粘合而彼此流体分隔；以及一个与细管上的开口流体连通的界面，该界面便于将试样材料通过开口送至细管。
按照另一个实施例，一种试样容器可包括一个细管，该细管具有多个内腔和一个至少部分地由具有足够挠性的材料制成的壁，以便使壁的相对的部分能够被压缩至相互接触；以及一个连接所述多个内腔中至少两个内腔的压力门(pressure gate)。该压力门可以在所述至少两个内腔之间允许有选择的流体流动。
按照另一个实施例，一种试样容器可包括一个细管，该细管具有一个壁，该壁在细管处于敞开构造时形成一个内腔。该壁可以具有多个部分，包括至少一个第一壁部和至少一个第二壁部，所述第一壁部具有足够的挠性，以便可以压缩细管的一部分，所述第二壁部具有足够的刚性，以便在细管压缩期间支承细管内的一流道。
按照另一实施例，一个用于将试样吸入试样容器的设备可包括一个圆筒形壳体，该壳体具有一个用于接纳试样容器的开口；用于压缩试样容器的第一部分的第一装置；以及用于压缩试样容器的第二部分的第二装置。第一装置可设置在壳体的近端上，第二装置可设置在壳体的远端上。
附图说明
对照附图参阅下面的详细说明可以更充分地理解这里公开的试样容器的上述的和其它的特征和优点，在不同附图中相同的附图标记表示相同的零件。附图表示这里公开的试样容器和方法的原理，不过并未按比例地表示相对的尺寸。
图1A是试样容器的一个实施例的立体图；
图1B是图1A的试样容器的侧剖图；
图1C是图1A的试样容器的分解图，表示细管和从容器取出的环套；
图2A是试样容器的一个实施例的立体图；
图2B是图2A的试样容器侧剖图；
图2C是图2A的试样容器的分解图，表示细管和从容器取出的环套；
图3A-3B是试样容器的一个实施例的侧剖图，该试样容器具有一对由压力门分开的内腔；
图4是试样容器的一个实施例的侧剖图，该试样容器具有三个由一对压力门分开的内腔；
图5是试样容器的另一个实施例的侧剖图，该试样容器具有由一对压力门分开的三个内腔，该图表示便于用针注射的自动密封的加强壁部；
图6A是试样容器的一个实施例的立体图，该试样容器具有由一个微流体通道连接的一对内腔；
图6B-6C是图6A的试样容器的数码照片，表示通过试样容器的内腔的流体流；
图7A是具有多个内腔的分段的试样容器的实施例的立体图；
图7B和7C是图7A的试样容器的剖视图；
图8是具有多个内腔的分段的试样容器的另一实施例的立体图，表示试样容器的一个铰接盖；
图9是具有多个内腔的分段的试样容器的一个实施例的立体图，表示试样容器的替代界面；
图10A是试样容器的一个实施例的局部剖开的侧视图，表示试样容器的压缩；
图10B是沿垂直于细管12的纵轴线的直线截取的图10A的试样容器的剖视图；
图11A-11C是试样容器的一个实施例的侧剖图，表示试样容器压缩成多个构造；
图12是试样容器的一个实施例的侧剖图，该试样容器具有复合剖面和一微流体流道；
图13A-13B是具有复合剖面和微流体流道的试样容器的侧剖图，表示试样容器处于敞开构造(图13A)中和压缩构造(图13B)中；
图14A是试样容器的一个实施例的侧剖图，该试样容器具有多条微流体流道连接着多个在试样容器的内壁面上形成的凹部；
图14B是图14A的试样容器的内壁面的顶视图；
图15A和15B是试样容器的一个实施例的侧剖图，该试样容器具有包括相对的平面壁部的复合剖面，表示该试样容器处于敞开构造(图15A)及压缩构造(图15B)；
图16A是试样容器的一个实施例的立体图，该试样容器具有一个适配器以利于试样容器的处置和/或试样容器连接于外部装置；
图16B-16E是连接于图16A所示试样容器的适配器的多个实施例的侧剖图；
图17A-17E是用于将试样吸入试样容器的设备的立体图，表示该设备的操作；
图18是试样容器的另一实施例的立体图，图中试样容器的一部分壁被除去以表示试样容器壁内表面上的微阵列。
具体实施方式
为了全面了解，现在描述特定的实施例；但是，本专业技术人员显然理解，这里描述的试样容器和方法可被改变和修改，以便提供用于其它适当应用场合的装置和方法，可以进行其它添加和修改而并不超出本公开的范围。
除非另有规定，下面描述的实施例可以理解为特定实施例的变化的细部结构的典型特征，因此，除非另有规定，实施例的特征、构件、组件和/或方面可作其它的组合、分离、互换和/或重新布置而并不超出本公开的范围。另外，构件的形状和尺寸是范例性的，除非另有规定，可以改变而并不影响所公开的装置或方法。
本公开涉及可用于在封闭系统中采集和处理一或多个试样的试样容器。可被采集、处理或用其它方式容纳在本文中公开的试样容器中的试样包括生物试样如血、尿、唾液、组织、细胞悬浮液、微生物有机体、病毒、核酸及低核苷酸试样；土壤；水；以及可用公知的化验来分析的任何其它的试样材料。这里使用的术语“采集”一般是指从试样源抽取或收集试样、其后将试样转送入试样容器或抽取及其后将试样转送入试样容器的组合。典型的试样收集可包括吸移。活体组织检查、刷浆、吸取流体试样或用于从试样源提取试样的其它方法。典型的试样源包括人或其它动物、植物、水源、细胞培养物、食品、其它试样容器及化学和生物化验。试样源也可包括临时储存媒介如试管、注射器、吸收涂布器和其它用于容纳有关试样的临时储存媒介。这里使用的术语“处理”一般是指制备、处置、分析和/或在一个或多个步骤中对试样容器的内容物进行其它试验或化验。典型的处理步骤包括，例如，在试样容器内移送试样容器的内容物如试样或试剂，以便例如调节内容物的量、分离内容物的成分、在试样容器中混合内容物；例如通过向试样中引入试剂、搅拌试样、向试样传送或发散热能、在规定的温度下保温试样、放大试样成分、提取、分离和/或隔离试样的成分而在试样容器的一部分内实现化学或生物反应；或者分析试样以确定试样的特性如试样的数量、计数、体积、质量、浓度或分子、靶、内容物、标记物或被分析物表达水平、粘结活性、核酸序列或核酸尺寸或其它被分析物的尺寸。本专业技术人员懂得，对前述典型的处理步骤的描述只是为了说明的目的。也可采用其它的处理步骤而并不超出本公开的范围。
图1A-1C表明用于采集和处理一个或多个试样的试样容器10的一个实施例。图示试样容器10包括一根细管12，该细管提供了一次性单一用途的容器及试样的采集和处理容器。细管12可用任何生物相容的材料构制，可以借助注射成型法，镶嵌成型法、浸渍成型法、吹模法、挤压法、共同挤压法(co-extrusion)、层压法、板材组装法或通常用于制造医疗器械及植入管的其它方法制成。细管12可接纳固体或液体形式的试样，在某些实施例中，其尺寸可采集和/或处理2毫升至2000毫升范围内的试样体积。
细管12可用于任何公知的试样试验或处理系统，例如，包括美国专利第6,318,191号、美国专利申请第09/339,055号和美国专利申请第09/782,732号中所描述的系统。每个上述专利及专利申请结合在本说明书中用作参考。
在图1和2所示实施例中，细管12可包括一个用于接纳一定量试样材料的开口14。细管12可包括一个可压缩部分16，该部分具有壁18，该壁至少部分地用具有足够挠性的材料构制，以便能够将壁18的相对部分压至相互接触。例如，壁18可被构制成当细管12的可压缩部分16在垂直于细管纵轴线的方向上受压时聚拢，使细管12的受压部分16的容积减小而并不会使试样容器破裂。可压缩部分16的壁18可以用可弹性压缩的、挠性的及超高强度的材料如聚乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚丙烯或任何其它适于生物医药或化学分析应用的塑料来制造。在一个图示实施例中，可压缩部分16的壁18具有大约0.01mm至0.5mm的壁厚。实验结果表明，构制具有上述范围的壁厚的细管可压缩部分，可显著提高试样处理如向试样传递热量、各部分间的试样转移及检测的效率。在图示实施例中，细管12的可压缩部分16在细管12的全长上延伸。或者，象下面描述的那样，细管12可包括一个或多个分离的可压缩部分16，其与一个或多个具有不同的(如非挠性)性质的部分隔开。
在其它实施例中，细管12可具有多层的壁结构。例如，细管12可包括一个内层和一个外层，内层提供生物相容性，使用如聚乙烯或聚氨酯等材料，外层提供低可渗透性，使用如高密度聚乙烯或金属箔如铝箔或金属淀积等材料。本专业技术人员懂得，取决于例如试样种类、所用试剂及所进行的化验，也可采用一个或多个附加层。
选择用于构制细管12的壁部如细管12的可选择设置的检测部分的材料，可以在一个选择的波长范围上是光学透射性的，以利于细管12内的试样的光学分析。
图1A-1C所示的实施例的试样容器10可包括一个用于接纳细管12的全部或至少一部分的基本刚性的容器20。在图示实施例中，容器20的尺寸可接纳细管12的全长。容器20可用与细管12的材料相比提高了刚性的材料构制，以利于细管的处置。在某些实施例中，容器20可用比细管12的材料渗透性低的材料构制。在图示实施例中，容器20是玻璃真空管。适当的玻璃真空管可从Becton-Dickenson购买，其商标为VACUTAINER。试样容器10可按照与玻璃真空管类似的方式使用，以便采集试样如血样。容器20可选择地用于本文中公开的任何细管实施例。
试样容器10可以包括一个界面10，该界面与细管12上的开14流体连通。界面30有利于试样材料通过开口14送至细管12，从而可在细管12内采集试样。在某些实施例中，界面30可包括一个用于从试样源采集试样的器具。在图1A和1B所示的实施例中，界面30是一个可连接于细管12的塞子32，可有选择地密封细管12上的开口14，以利于从一个单独的器具采集试样。在这个实施例中，塞子32可卸地且可替换地连接于刚性容器20，并密封容器20上的开22。塞子32可包括一个第一环形部分34，该部分具有一个开口36，该开口的尺寸和形状能以密封住流体的关系接纳细管12。第一环形部分34的尺寸和形状还能以密封住流体的关系接合容器的壁。塞子32可包括一个第二环形部分38，该部分的直径大于第一环形部分34和容器20的直径。开口36穿过第二环形部分38，构成一条界面通道37。可设置一个可穿透的自动密封部分40如自动密封膜片来有选择地密封开口36，因而可有选择地将试样(例如，从试样采集器具)通过界面通道37送入细管12。自动密封部分40可用任何能被针或其它的试样采集器具穿透的生物相容的、弹性的、自动密封的材料构制。适当的材料可包括橡胶和硅。在某些实施例中，塞子32可完全由生物相容的、弹性的、自动密封的材料如橡胶或弹性体聚合物构制。界面通道37可呈锥形或以其它方式变窄地穿过塞子32的横截面，以便提供对针或其它将试样转送至细管12的器具的引导作用。
或者，界面30可包括其它用于有选择地密封细管12上的开口14的机构。例如，界面可包括自动密封的弹性体鸭嘴塞。或者，界面30可包括一个用于有选择地关闭和打开界面通道37的阀。
试样容器10可包括一个夹子50，以便压缩细管的可压缩部分18，从而调节细管12的容积。夹子50可以构制成将可压缩部分16的相对壁部压成彼此接触，从而将细管12分成两部分16A和16B，如图1B所示。当使用夹子50时，部分16A保持与界面通道37流体连通，而部分16B借助夹子50密封于部分16A。当试样送至细管12的部分16A时，夹子50可被除去，从而在细管12中提供可供未来使细管分段且可通过压缩细管12使试样在细管12内位移的附加容积。
夹子50可设置在沿细管12的纵轴线的任何位置上。也可采用附加的夹子，以便将细管分成附加的部分。在图示实施例中，夹子50呈盘状，包括一径向槽52，该槽的尺寸能以压缩状态接纳细管18。本专业技术人员懂得。也可使用其它装置来压缩，从而划分细管12。
在某些实施例中，细管12可被完全地或部分地抽空，从而使细管12的内腔42处于负压之下，例如，处于低于大气压的压力下，以利于流体流入细管12。例如，负压可以借助压缩细管12使内腔42塌陷而产生。一种适用于压缩细管12的装置表示在图17A-17C中，将在下文中描述。或者，细管12也可用手来压缩。在制造细管12时也可包括一个负压。
在某些实施例中，容器20可被完全地或部分地抽空或构制成具有显著小的初始容积，在接纳流体时可膨胀。腔44可用作废物容器来接纳和储存溢出的试样、冲洗缓冲(wash buffer)或试样处理过程中的反应混合物。例如，细管12的一段可将试样的一部分移至腔44。
例如，在图2A-2C所示的实施例中，塞子32包括一个环形腔44，该腔与塞子32中的界面通道37流体连通，从而通过压力门48与细管12流体连通。在本文中描述的某些实施例中，可以采用一个或多个压力门，以便有选择地控制细管各段、内腔及其它部分之间，以及细管和外部装置之间的流体流量。例如，图示的压力门48可提供在正常工作状态下腔44和界面通道37之间的可密封住流体的密封。在旋加高于某一阈值压力的流体压力如3个大气压时，压力门48可被打开。当等于或高于阈值压力的流体压力施加在压力门48上时，压力门48可被打开，使试样或试剂可从高压室如从细管12或从腔44流至低压室。在某些实施例中，压力门可以是可逆的，即，压力门可被构制成如果流体压力降至低于阈值压力的值则再次关闭。在其它实施例中，压力门可以是不可逆的，即，压力门可以是初始关闭的，一旦打开则保持打开。例如，一旦超过阈值压力，即使施加在压力门上的压力降至低于阈值压力，不可逆的压力门也保持打开。不可逆的压力门的一个实例是下面参阅图3A-3B描述的压力门。
在图2A和2B所示的实施例中，压力门48是在界面通道37和腔44之间的塞子32中形成的一条缝。构成塞子32的材料可被选成具有足够的挠性和弹性，以便使缝在阈值压力下打开，并在低于阈值压力的压力下关闭。
标明试样容器12内的试样的标签60可贴附在界面30、容器20或细管12上。标签60可以是条形码或其它标识试样的标记。
图3A和3B表示试样容器100的另一个实施例。试样容器100包括一个细管12，该细管在结构上可类似于细管12，具有多个内腔142A和142B。所述多个内腔142A和142B可被一个压力门148分开，该压力门允许在内腔142A和142B之间有选择的流体流动。图3A表示在关闭位置上的压力门148，图3B表示压力门处于打开位置，在该位置上允许内腔之间的流体流动。
在图示实施例中，内腔142A和142B彼此平行，在基本平行于细管12的纵轴线的方向上延伸。本专业技术人员懂得，其它的内腔取向也是可以的。内腔142A和142B在尺寸(如直径、宽度、长度)和形状上可以是均匀一致的，或者，内腔142A和142B也可以在尺寸和形状上是不同的，如在图示实施例中那样。例如，在图示实施例中，内腔142B具有比内腔142A小的直径。虽然在图示实施例中画出两个内腔，但是，本专业技术人员懂得，细管12也可以由任何数目的内腔构成。
在本实施例中的压力门148与内腔142A和142B共同延伸，即，压力门148沿内腔的全长延伸。或者，压力门148也可以只沿内腔的一部分或若干部分延伸，尤其是在细管12被分段成若干单独的纵向延伸的部分的实施例中，就象在图7A-7C所示的实施例的情形那样。在这样的实施例中，在相邻的内腔之间可设置一个或多个压力门。
在图示实施例中，细管112的壁118的相对部分被压缩成彼此接触，形成一条纵向延伸的接缝170，该接缝将细管112分成两个内腔，即内腔142A和142B。除了将细管112分成多个内腔外，接缝170还可提供一个在内腔142A和142B之间的不可逆的压力门，即压力门148。接缝170可通过机械压缩或其它方式压缩圆筒形细管或通过向圆筒形细管内部施加真空压力而形成。或者，接缝170也可以在例如挤压、模制或层压方法制造细管的过程中形成。被压缩而接触以形成接缝170的相对壁部及压力门148可通过下述方式结合在一起以形成不可逆的压力门148：机械或化学粘合、热密封如使热的表面与细管壁在挤压后立即接触、超声焊接、机械互锁、或两种其它的连接机构。
压力门148最初处于禁止内腔142A和142B之间的流体流动的关闭构造。通过分开构成压力门148的受压的相对壁；压力门148可被打开。如上所述，通过向压力门148施加一个阈值压力，可以打开压力门148。或者，可将能量施加在压力门148上，以便弱化受压的相对壁之间的结合。例如，热能或光如紫外线可施加在压力门148上或施加在细管112的选择的部分或全部上。打开压力门148的阈值压力和/或能量可根据结合的类型和强度而变化。或者，受压的相对壁部之间的结合可通过与试剂或试样的化学反应而弱化或破裂。
在某些实施例中，一个或多个内腔可包括一或多种试剂。试剂可以在试样采集前向一个或多个内腔提供，例如与细管预封装的一或多种试剂，或者也可以在试样采集后提供。例如，在图3A和3B所示的实施例中，试剂可提供在内腔142B中。内腔142A可用于试样采集和处理。试样采集可在压力门148处于关闭构造时进行，如图3A所示。在向内腔142A转送试样时，由于内腔142A内的压力释放，或者有选择地通过向压力门施加能量和/或阈值流体压力，压力门可自动打开。在其它实施例中，内腔142A或142B可被压缩，以便提供阈值压力。在打开压力门148时，试剂可与内腔142A中的试样混合及相互作用，如图3B所示。压力门148的自动松释及试剂与试样的混合在某些应用，如抗凝血剂与血液的混合中可能是有利的。
图4表示多内腔细管112的另一个实施例，多内腔细管包括三个内腔，即，第一内腔142A、第二内腔142B和第三内腔142C。每个内腔可被一个压力门分开，例如，如上所述的不可逆压力门。每个内腔142A，142B和142C可设有一种或多种试剂和/或可用于试样采集和处理。例如，第二内腔142B可设有一种或多种预先封装的试剂，第一内腔142A可用于试样采集和处理。在第一内腔142A中采集试样时，压力门148A可被打开，使第二内腔142B和第一内腔142A之间可流体连通。图4表示压力门148A处于打开构造。内腔142C可用作一条注射通道，以便接纳一或多种试剂，这一般来说，但又不是必须在第一内腔142A中采集试样之后进行。内腔142C可以没有试样材料，直至压力门148A转变为打开构造为止。图4表示压力门148B处于禁止第三内腔142C和第一内腔142A之间流体连通的关闭构造。试剂可以借助针，例如试剂注射筒的针，或借助可穿透内腔或以其它方式提供试剂源和内腔142C之间的流体连通的器具而送至第三内腔142C。内腔142C可以没有试样和试剂材料，直至注入试剂为止，以便避免注射针190的交叉污染。最接近于第三内腔142C的壁118C的部分可用弹性的、自动密封材料构制，以利于壁118在为了供应试剂进行的穿透之后再次密封。
细管112的一个或多个内腔可包括加强壁部171，如图5所示。加强壁部171与细管壁118的其余部分相比较可具有增加的壁厚，以利于针的穿透和再次密封。例如，加强壁部可具有大于壁的其它部分大约1mm至5mm的壁厚。加强壁部171可用具有细管壁118的其余部分增大的强度和/或弹性的不同材料构制。可设置针的导向器，以便引导针的穿透并抑制细管壁118的撕裂。
图6A-6E表示包括一对平行的内腔，即内腔142A和142B的多内腔细管112的另一个实施例。在图示实施例中，内腔142A和142B由一条薄层流体通道176平行地相连接，所述通道呈缝口的形式，在细管112的长度上延伸。虽然画出一条流体通道，但是，也可以设置附加流体通道。流体通道176允许试样在第一内腔142A和第二内腔142B之间移动，并同时占据两个内腔。例如，在试样采集过程中，部分试样或全部试样可从开口114沿第一内腔142A的长度，通过流体通道176并沿着第二内腔142B被转送。图6B-6E表示流体形式的试样通过第一内腔由于相对于流体通道176(图6B)的较低内腔流动阻力流至第一内腔的端部，通过流体通道176的远离第一内腔142A的开口的部分174(图6C)沿流体通道176并通过第二内腔142B，以便注入两个内腔(图6D)。在固体试剂被封装在细管112的内腔142A和/或142B内的实施例中，试样经由流体通道176通过内腔的流动有利于固体试剂与试样的混合。例如，在血液试样的情形中，发明人已确定，通过使血液试样能够经由流体通道176通过第一内腔142A和第二内腔142B流动，可以改善试样与涂覆在两个内腔的内壁上的抗凝血剂的混合。
图7A-7C表示具有三个平行内腔，即，第一内腔142A、第二内腔142B和第三内腔142C的多内腔细管112的另一个实施例。在图示实施例中，细管112的每个内腔被分成多个纵向延伸的部分180。例如，图7B中以剖面表示的第三内腔142C包括5个部分180A-E。每个部分180可用于一个或多个试样采集和/或试样处理步骤，包括上面描述的处理步骤。例如，在PCR(聚合物链反应)试验中，一个部分可用于试样采集，一个部分可用于试样预处理如核酸提取，一个或多个部分可用于试样处理如热循环，以及一个或多个部分可用于试样分析。可以设置任意数目的部分。另外，一个或多个部分可用于储存试剂，或用作供应试剂的注射通道。部分的数目可以根据被处理的试样和所选择的处理步骤而改变。
每个部分180可借助一密封件182分开，该密封件在相邻的部分180之间提供暂时或永久的流体密封。密封件182可以是压力门，例如，上面描述的可逆的和不可逆的压力门。或者，密封件182也可以通过粘合或熔接细管的受压的相对壁部而形成。密封件182可以通过施加能量如热能或射频能量、通过超声焊接或通过使用粘合剂来形成。夹子也可施加在细管外部以压缩细管的壁，形成分开细管中各部分的密封件。例如，夹子可以是对照图10描述的电子-机械夹紧机构。也可以采用任何其它在细管上提供外部压缩力的机构来作为夹紧机构。可提供一个或多个夹子作为用来在细管112内处理试样的试样处理系统的一部分。可以借助一个或多个微流体流道来连接各部分，从而提供各部分间有选择的流体连接，这将在下文描述。密封件182可以是设置在细管内的过滤器，以便使细管内流体的选定的成分与细管内流体的其它部分或成分分离。
在图示实施例中，用于便利试样送至细管112的界面30包括一个针184，其用于引导在试样容器100内被处理的试样的采集。针184设置在细管的近端，与细管112上的一个开口流体连通。在图示实施例中，针184与第一内腔142A上的开口流体连通，但是，针184也可与细管112的任何一个或全部的内腔142连通。为了在使用前及使用后固定针184，可设置一个可卸的且可替换的针罩186。或者，针罩186可以借助图8中所示的铰链或另一种机构连接，使针罩186可移入或移出围绕针184的位置。一个针安全机构可连接于针和试样容器。
图9表示针罩186的另一个实施例，其中试样采集器具如针184连接于针罩186。在图示实施例中，针184的近端184A可用于从试样源的试样采集，针184的远端184B可用于提供通过界面30与细管112上的开口的流体连通。例如，远端184B可用于穿透设置在界面30中的自动密封膜片40。在另一个实施例中，一个罩190可包括针184形式的试样器具，并可以具有一个与针流体连通的可压缩部分，以利于将流体试样抽入针184内并将试样转送至试样容器110。罩190可特别用作指刺(finger prick)，以采集血样。
图10表示典型试样处理装置如美国专利第6,318,191号及2001年2月13日提交的美国专利申请第09/782,732号中所述的试样处理装置的处理工位300。典型的处理工位300包括多个压缩构件，即，第一压缩构件302A、第二压缩构件302B和第三压缩构件302C。每个压缩构件302适于压缩试样容器，例如，上面描述的试样容器10的细管12，从而使试样容器的内容物如试剂或试样在试样容器内位移。虽然典型的处理工位300画成与试样容器10相连接，但是，本专业技术人员懂得，在本文中公开的任何一个试样容器都可用于典型的处理工位300。多个压缩构件302的取向可平行于细管12的纵轴线，如图10A所示，或者，多个压缩构件302的取向可垂直于细管的纵轴线，即纬度方向取向，如图15B所示，这将在下文描述，或者在其它方向上取向，这取决于所需要的压缩构造。一个驱动器可连接于一个或多个压缩构件302，以便有选择地将压缩构件移至与试样容器相接触。例如，驱动器可以是电磁致动机构、电机、螺线管或任何其它将运动分配在压缩构件302上的装置。一个静止构件或另一个压缩构件可相对于压缩构件302设置。
可以采用一个压缩构件302来压缩细管12的壁18的一部分与细管12的壁18的另一部分接触，以便在细管12中形成一个密封件，从而将细管12分成多个部分。在替代实施例中，一个压缩构件302可压缩细管12的壁18的一部分与细管12的壁18的另一部分接近，以便形成一条在细管12的部分之间的微流体通道306。例如，在图10所示的实施例中，压缩构件302B压缩壁18的一部分与该壁的另一部分接近，以便形成一条微流体通道306，该通道连接细管12的第一部分180A和第二部分180B。微流体通道306的宽度可通过使压缩构件302B移向或移离细管而受到调节。微流体通道可以被形成而具有一个小于200微米，最好为10至30微米的间隙。
压缩构件302可以多种取向布置而将细管12压缩成多种构造。例如，在图10B中，微流体通道306的宽度在细管12的整个宽度上延伸。这样的压缩构造可借助压缩构件302B形成，该压缩构件具有一个用于接合细管12的平面的压缩表面308，其尺寸可接合细管的整个受压壁面。在其它实施例中，压缩表面308的尺寸或形状可以改变，压缩构件302B的数目和取向可以改变。例如，图11A表示一个受压的细管12，该细管具有一条位于中央的流动通道306，该通道可由一个压缩构件302形成，该压缩构件具有在其底面上形成的一条槽，或者也可由三个横向对准细管12的纵轴向的压缩构件302形成。一个设置在中央的压缩构件可将壁部18A压缩成与相对壁部接近，而一对分别在中央压缩构件两侧的压缩构件可分别压缩侧壁部18B和18C。图11B表示一个受压细管12，它具有一个位于中央的内腔306，该内腔是通过将细管12压成非平面构造而形成的。在该图示实施例中，形成一个三角形流动通道，该通道固有地迫使一个细胞或粒子流过通道的中心线，从而减小在形成流动通道时调节公差的需要。图11C表示一个受压细管12，该细管具有一条形成得与细管12的中心偏置的流动通道306。在图示实施例中，流动通道是在细管12的侧缘上形成的。
细管12的壁的至少一部分可以是光学透明的，以便可监视或检测试样或反应。壁的透明的部分可位于流动通道部分，从而能够在流动下或通过一薄层液体监视试样或反应，以便进行处理，例如计数细胞、反应杂化(reaction hybridization)或检测，例如，微阵列的点。
本专业技术人员懂得，虽然在某些应用中本文公开的细管的壁需要沿细管的圆周和纵轴线均匀一致，但是，只有壁的沿细管的圆周和/或纵轴线的一部分需要是弹性的和可压缩的。因此，沿纵轴线或垂直于纵轴线，细管无需具有一致的横截面。例如，在某些实施例中，细管的一部分壁所选用的材料，其性质可以与另一部分壁不同。可以不同的典型性质包括可渗透性、挠性、硬度、弹性、透光性、生物相容性、内壁的表面光洁度，以及内壁的表面化学性质如内壁的疏水性或亲水性。表面性质可以通过涂覆一层材料如热固性氨基甲酸乙酯来取得，这种热固性氨基甲酸乙酯可以借助UV能量或其它交联方法风干(aired)的。
图15A和15B表示试样容器10的一个实施例，该试样容器呈细管12的形状，该细管具有壁部18A，其所选用的材料可提供不同于细管12的多个其它壁部18B的性质。壁部18A可彼此相对，如图所示，设置在细管12的横剖面的其它位置上。壁部18A在尺寸、形状和材料性质上可以是类似的，如图所示，或者也可以在尺寸、形状和材料性质上是彼此不同的。在图示实施例中，壁部18A所选用的材料具有足够的挠性，使细管12可被压缩，如图15B所示。形成壁部18B的材料，与壁部18A的材料相比，具有增加的刚度。在图示实施例中，壁部18B最好具有足够的刚度以抵抗在压缩的过程中挠曲，从而保持平面形状。壁部18B可彼此相对，如图所示，或者也可以设置在细管12的横剖面的其它位置上。壁部18B可在尺寸、形状和材料性质上是类似的，如图所示，或者也可以在尺寸、形状和材料性质上是彼此不同的。在图示实施例中，壁部18A和18B在纵向上间隔开来，即，围绕细管12的圆周且垂直于纵轴线间隔开来。壁部18A和18B围绕细管12的圆周以交错的方式彼此相间。壁部18A和18B可用相同的材料或不同的材料形成。例如，壁部18A可用相对较低硬度的聚氨酯形成，取决于厚度，例如，可在40A至90A的范围内，壁部18B可用具有相对较高硬度的聚氨酯形成，取决于厚度，例如，可在40D至90D的范围内。具有不同性质壁部的细管可借助挤压。共同挤压(co-extrusion)、压力铸造、夹物模压、浸沾模压、吹模法、转移造型法或层压法制造。
在图15A和15B所示的细管12的压缩过程中，壁部18A挠曲，使第一壁部18B可接近或接触第二壁部18B’。与壁部18A比较，壁部18B由于增加的刚度而提供了改善的密封表面。另外，壁部18B可形成精确限定的微流体流道306，如图15B所示。与更为挠性的壁部比较，壁部18B的增加的刚度可形成较小的且更均匀一致的流道。图15B表示在细管12的部分180A和180B之间的微流体流道306的构造。在图示实施例中，压缩构件302A-C的取向垂直于细管的纵轴线，以便形成一流道306，该流道在第一部分180A和第二部分180B之间沿纬度方向延伸，即，垂直于纵轴线延伸。
在其它实施例中，不同性质的壁部的数目可以不同。例如，可以只设置具有增加的刚度的一个壁部18B，或者也可以设置具有增加的刚度的三个或更多的壁部。
在某些实施例中，如图12和13A-B所示，在细管的壁18的一部分中可预先形成一流道306。预先形成的流道306可以是在细管12的壁部中的一条槽316。槽316可以通过细管12的壁18的刻痕或蚀刻面形成，或者也可以在细管12的挤压或模制过程中形成。在图示实施例中的槽316纵向延伸，但是，槽316也可以在包括纬度方向上的任何方向上形成。可以设置多于一条的槽316。槽316可以具有各种横剖面形状和尺寸。在图12所示的实施例中，槽316具有三角形横剖面。在图13A-13B所示的实施例中，槽316具有矩形横剖面。槽316的横剖面尺寸可以根据流道306的需要的切速型面(shear rate profile)来选择。
槽316可在细管12的壁18的任何部分中形成。例如，槽316可在壁部318B中形成，壁部318B与细管12的其它壁部相比具有增加的刚度，这是图12和13A-B所示实施例中的情形。在细管12的压缩过程中，如图13B所示，壁部18B接触壁部18B’而形成可封住流体的密封。槽316提供了一条纵向穿过这种封住流体的密封的流道306。
图14A和14B表示试样容器400的典型实施例，试样容器400包括一细管412，该细管具有多条流道306，以及一个或多个在细管412的壁418的内壁面410上形成的凹陷408。每个凹陷408在细管412的压缩过程中可形成一个微型杯，这种微型杯可容纳一个固定量的试样或试剂。构成微型杯的凹陷的容积可为0.1微升至10微升，最好为0.5微升至4微升。一或多个槽316和凹陷408的模式可在细管412的内壁面410上形成，并且相互连接以形成一个由微流体流道306相互连接的微型杯网络，如图14B所示。这种网络可以用于在一个或多个微型杯中进行的多种步骤，并可以借助有选择地压缩细管412而在微型杯之间通过微流体流道转送小而精确量的试样和试剂。槽和凹陷的网络可以采用半导体加工技术形成。例如，可以通过传统的照相平版印制技术在细管12的内壁面上施加掩模图案。然后，可以通过根据在内壁面上成象的图案，蚀刻或其它方式除去部分的内壁面，以便形成槽和凹陷。如图14A和14B所示，也许需要在适用于细管412的材料构成的平基片418A上形成槽和凹陷的网络。材料的第二层418B可贴附在平基片418A上以形成细管412的壁418。
现在参阅图14A和14B，在细管412的内壁面410上可设置一个或多个试样或试剂处理装置414。例如，一个微阵列装置可嵌在细管412的内壁面410上。一个典型的微阵列装置414可包括多个试剂涂覆区域，以便同时分析试样内的多个分析元素。处理装置414也可以是微流体装置或基片上的实验室装置(lab-on-a-chip device)，或者是任何其它处理试样的装置。处理装置414可以通过流道306连接一个或多个凹陷408或其它处理装置。在细管412内可以设置任何类型的任意数目的处理装置。
现在参阅图18，一个试样容器700包括分成多个部分780A-C的细管712。部分780B可以由刚性的、基本上非挠性的材料构制，可以具有嵌在其内壁上的处理装置如微阵列714。部分780B在两个可压缩部分780A和780C之间设有预先形成的流道。通过交替压缩两个挠性部分780A和780C，试样可流过流道706，以利用分析元素与微阵列714的试剂点的混合或结合。当层流被形成时，具有小间隙的流道706也增加了洗涤效率。
图16A-16E表示包括一细管12和一个适配器500的试样容器10的实施例，该适配器连接于试样容器10的细管12。适配器500被设置以利用试样容器10的处置和/或有利于细管与外部装置的连接，外部装置例如可以是微流体装置、在基片上的实验室装置、微阵列装置、试剂源、另一试样容器或任何其它适用容纳或处理试样的装置。在图示实施例中，适配器500是一个基本平的片，它与细管12共同延伸。本专业技术人员懂得，适配器500不必与细管共同延伸，取决于应用场合可以构制成不同的尺寸和形状。另外，可以设置多于一个的适配器。
适配器500可以用任何适用于构制细管12的材料构制。例如，适配器500可以用聚氨酯构制。适配器500可以用与细管相同或不同的材料构制。为了利于处置，适配器500可以用与细管12的材料相比增加了刚度的材料如高硬度聚氨酯来制造。在某些实施例中，适配器500例如可以借助共同挤压法或压力铸造法，与细管12一起制造。或者，适配器500可以独立地制造，并且借助如粘合法在成形后的加工中贴附在细管12上。
如上所述，图16A-16E的实施例也包括一个容器20和一个界面30、容器20可卸地且可替换地围住细管12以保护试样细管20，当卸下时，可以直接操作细管12。适配器500的一部分可不被容器20围住。适配器500的暴露部分可由使用者直接够到，以便进行标记、处置和其它处理。界面30包括一条界面通道37，它与细管12上的开口连通以便将试样送至细管12。在图示实施例中，一个可卸的且可替换的盖586用于可选择地打开和关闭界面通道37。典型的盖586包括一个试样采取器具，呈组织拭子584的形式，用于从试样源采集组织试样。
图16A-B表示适配器500的一个实施例，该适配器被构制成利于试样容器10的处置。
图16C表示适配器500C的一个实施例，该适配器被设计成便于从外部装置如试剂注射筒的针900供应试剂或试样。适配器500C包括一个可逆的或不可逆的压力门48，该压力门提供一条流体通道，以便可以在细管12和外部装置(本实施例中为针90)之间有选择地移送流体如试样或试剂。适配器500C可包括一个自动密封膜片540、阀或其它密封机构，以便于可选择地与外部装置连通。一个存储腔502可用于容纳来自外部装置的流体或来自细管12的流体。在使用中，针90可穿透自动密封膜片540，以便将流体送至存储腔502或从存储腔502抽取流体。压力门48可按照上述方式，如压缩细管12或存储腔502而被打开，以便从存储腔502抽取流体，或者，将流体从细管12送至存储腔502。针90可连接于一个传感器如一个电极、一个光学纤维传感器，以便穿透自动密封膜片540并测量样品性质。
图16D表示适配器500D的一个实施例，该适配器包括一个可压缩的存储腔506和一个可逆或不可逆的压力门48，该压力门形成一条流体通道，可选择地将流体如试样或试剂从可压缩的存储腔506送至细管12。可压缩的存储腔506可含有预先封装的试剂。在某些实施例中，可压缩的存储腔506可以是泡罩包装。在压缩可压缩的存储腔506时，压力门48可被打开，可压缩的存储腔506内的流体可被移入细管12。
图16E表示适配器500E的一个实施例，该适配器包括一个存储腔502、一个第一可逆或不可逆的压力门48A和一个第二可逆或不可逆的压力门48B，所述第一压力门48A提供一条流体通道；以便有选择地使流体如试样或试剂在细管12和存储腔502之间移动，所述第二压力门48B提供一条流体通道，以便有选择地使流体如试样或试剂在外部装置508和存储腔502之间移动。一个连接器509可被设置在与外部装置508的界面上。这种装置可以是Micronic Inc.公司的AccessTM卡片、Caliper Inc.公司的LabChip产品或Affymetrix Inc.公司的Genechip。
图17A-E表示试样容器600的另一实施例，该试样容器包括一个细管12和一个用于将试样吸入试样容器10的细管12内的装置602。装置602包括一个圆筒形壳体604，该壳体具有一个用于接纳细管12的开口606。开口606从壳体604的近端608延伸至远端。壳体604和开口606的尺寸和形状可适应细管12或其试样容器的尺寸和形状。例如，壳体604和开口606可呈圆筒形，具有与细管12类似的圆形横截面。适配器600包括一个用于压缩细管12的第一部分的第一装置612和一个用于压缩细管12的第二部分的第二装置614。第一压缩装置612可与第二压缩装置614间隔开来。例如，第一压缩装置612可设置在壳体602的近端608，第二压缩装置614可设置在壳体602的远端610。第一和第二压缩装置之间的间距可以根据细管12内需要的试样采集容积选择。
第一压缩装置612可包括第一对间隔开来的辊616A和616B。辊616A-B中的至少一个可选择地移入与另一辊的接触状态，从而使细管12在辊616A-B之间受压。一个第一致动器620可连接于辊616A、616B，以实现辊的分开和压缩。第二压缩装置612可包括第二对间隔开来的辊618A和618B。辊618A-B中的至少一个可选择地移入与另一辊的接触状态，从而使细管12在辊618A-B之间受压。一个第二致动器622可连接于辊618A，618B，以便实现辊的分开和压缩。除了辊以外，第一和第二压缩装置也可以采用其它压缩机构，包括上面描述的压缩构件。为了有选择地压缩细管12可采用任何适当的结构。第一和第二压缩装置不必有相同的结构。
在使用中，细管12被插入壳体604的近端608的开口606内，完全通过开口至壳体604的远端610。当细管12被拉过壳体604时，细管12变扁、受压，如图17B所示，以便抽空细管12。在采集试样时，一个盖686可被拆下以露出试样采集器具如针684，该针与细管12流体连通。针684可被插入试样源内，第一压缩装置612可被分开，以便将试样吸入细管12内。如图17C所示。然后可将试样容器10插入一个用于拆下针684的装置630，或另一个试样采集器具，如图17D所示。装置630也可包括一个机构，该机构在针684拆下后例如通过在近端压缩并加热细管12的壁以粘合或熔接壁，从而密封细管12的近端。第二压缩装置614可分离，适配器600可从细管12卸下，如图17E所示。
虽然针对实施例具体图示和描述了本文公开的试样容器，但是本专业技术人员显然懂得，对形式和细节可做各种改变，而并不背离本公开的精神和范围。本专业技术人员只是采用常规实验就可认识或能够确知对本说明书公开的实施例的等同方案。这种等同方案也包括在本公开的范围内。

Claims (41)

1.一种试样容器，它包括：
一个分段的细管，该细管具有一个用于接纳试样材料的开口以及至少一个可压缩部分，所述至少一个可压缩部分具有至少部分地用有足够挠性的材料制成的壁，以便可将壁的相对部分压到彼此接触，细管的至少两段通过将细管壁的相对部分相互粘合而彼此流体分隔；以及
一个与细管上的开口流体连通的界面，该界面便于将试样材料通过开口送至细管。
2.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：所述界面包括一个与细管流体连通的腔，用于有选择地从细管接受一些试样材料和/或试剂。
3.如权利要求2所述的试样容器，其特征在于：所述界面包括一个压力门，以便控制所述腔和细管之间的流体流动。
4.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：还包括至少一条微流体流道，提供多个部分之间的流体连通。
5.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：还包括在细管壁上形成的一条槽，该槽构成一条微流体流道或固定容积的微型杯。
6.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：还包括一个在其内壁面上的凹陷，该凹陷能够构成微型杯。
7.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：所述细管的可压缩部分可被压缩成一条连接细管两腔室的微流体流道。
8.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：还包括一个设置在细管内的过滤器，以便使细管内流体的一个选择的成分与细管内流体的其它成分分离。
9.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：所述细管包括多个内腔。
10.如权利要求9所述的试样容器，其特征在于：所述多个内腔彼此平行。
11.如权利要求9所述的试样容器，其特征在于：所述多个内腔在长度上是共同延伸的。
12.如权利要求9所述的试样容器，其特征在于：所述多个内腔在尺寸和形状上是一致的。
13.如权利要求9所述的试样容器，其特征在于：至少一个所述内腔与所述多个内腔中的另一内腔有不同的尺寸或形状。
14.如权利要求9所述的试样容器，其特征在于：所述多个内腔中的至少一个内腔与细管上的开口连通以接纳试样材料。
15.如权利要求9所述的试样容器，其特征在于：所述多个内腔中的至少一个内腔容纳试剂。
16.如权利要求15所述的试样容器，其特征在于：所述试剂是抗血凝剂、细胞溶解剂、核苷酸、酶、DNA聚合酶、样板DNA、低核苷酸、引物(primer)、抗原、抗体、受体、配位体、蛋白质、染料、标识器、分子探针、缓冲剂和检测材料中的至少一个。
17.如权利要求9所述的试样容器，其特征在于：还包括在所述多个内腔中的两个内腔之间的一个压力门，以便在所述两个内腔之间可有选择地流体连通。
18.如权利要求9所述的试样容器，其特征在于：还包括在所述多个内腔中的两个内腔之间的一个不可逆压力门，以便在所述两个内腔之间可有选择地流体连通。
19.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：所述细管是用至少一种塑料构制的。
20.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：所述细管的壁的至少一部分是由透明材料构制的。
21.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：所述细管包括多个层。
22.如权利要求21所述的试样容器，其特征在于：一个第一层具有第一渗透性，一个第二层在所述第一层外并具有小于第一渗透性的第二渗透性。
23.如权利要求21所述的试样容器，其特征在于：所述第二层是由金属箔构制的。
24.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：还包括一个连接于试样容器的适配器以便于试样容器连接于一个外部装置，所述适配器包括一条流体流道，以便使流体可在细管和外部装置之间移动。
25.如权利要求24所述的试样容器，其特征在于：所述外部装置是微流体装置、在基片上的实验室装置、微阵列装置、试剂源和另一个试样容器中的至少一个。
26.如权利要求9所述的试样容器，其特征在于：所述细管的壁的相对部分被成形为彼此接触，以便形成一个纵向延伸的缝，该缝将细管分成至少两个基本垂直于试样容器的纵轴线延伸的内腔。
27.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：所述界面包括一个用于取得试样的器具。
28.如权利要求27所述的试样容器，其特征在于：所述器具是针、吸移管管理器和拭子中的至少一个。
29.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：壁的所述部分比壁的其它部分更厚。
30.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：所述细管的壁的至少一部分是用与壁的其它部分相比具有增加的刚度的材料构制的。
31.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：所述细管壁的至少一部分用一种材料构制，该材料被选择以提供与细管壁的另一部分不同的性质。
32.如权利要求31所述的试样容器，其特征在于：所述性质是渗透性、挠性、强度、透光性、生物相容性、表面光洁度及表面化学性质中的至少一个。
33.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：所述细管壁的至少一部分被涂覆一层材料，以便对壁提供表面性质。
34.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：还包括一个嵌在细管内壁面上的一个微阵列装置，所述微阵列具有多个涂覆试剂区域，以便同时分析多个分析元素。
35.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：所述粘合是通过施加热能形成的。
36.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：所述粘合是通过施加射频能量形成的。
37.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：所述粘合是通过超声焊接形成的。
38.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：所述粘合不可逆转地打开。
39.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：细管的至少一段含有至少一种试剂。
40.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：还包括一个盖。
41.如权利要求1所述的试样容器，其特征在于：还包括一个接纳至少一部分细管的基本上刚性的容器。
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