CN203803213U - 过滤器保持桶、过滤器保持桶组件及旋转柱组件 - Google Patents

过滤器保持桶、过滤器保持桶组件及旋转柱组件 Download PDF

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Abstract

一种过滤器保持桶、过滤器保持桶组件及旋转柱组件。所述过滤器保持桶包括：中空主体、第一开口端和第二开口端；与所述第二开口端相比，所述第一开口端具有较小的直径；所述中空主体包括从所述第二开口端朝向所述第一开口端延伸的锥形部和从所述第一开口端朝向所述第二开口端延伸的管形部，其中所述管形部被构造用于对过滤器进行保持。所述过滤器保持桶用于按照需要减小二氧化硅过滤器的体积，这导致减小的表面面积/容量/体积，从而允许小的洗脱体积用于从酶促反应混合物、琼脂糖凝胶和低浓度样本中纯化和浓缩核酸。

Description

过滤器保持桶、过滤器保持桶组件及旋转柱组件
技术领域
本实用新型大致涉及过滤器保持桶、过滤器保持桶组件及旋转柱组件，更具体地，涉及用于从酶促反应混合物和/或低浓度样本中纯化和浓缩DNA和/或RNA的旋转柱。 
背景技术
在本领域中，从复杂的生物起始物质中分离核酸典型地在强变性和还原条件下进行。在分离过程中，包含核酸的起始物质使用蛋白质降解酶进行部分溶解。这将释放随后被提取至苯酚和/或三氯甲烷中的核酸。然后，核酸典型地可通过使用例如透析或乙醇沉淀的技术从水相中重新获取。 
这种分离技术的问题在于费时、需要在设备上花费相当大的支出并且已经显现的对健康的危害。 
已经开发了从不同的生物起始物质中分离核酸的可替代方法，例如琼脂糖凝胶的使用。在此方法中，包含要被分离的核酸的琼脂糖溶解在离液盐溶液中，随后将核酸结合在玻璃颗粒上。然后，从玻璃颗粒清洗并洗脱核酸。 
为了在不同的离液盐存在的条件下基于将核酸结合至矿物载体（例如硅胶粉末或玻璃纤维粉末）的原则分离核酸的目的，已开发了许多试剂盒。使用这种试剂盒，可以采用小样本量，其特别地与病毒核酸分离相关。 
为了为使用者提供更方便的方法，开发了一种“单管”方法，其中，与离液盐结合的起始物质放置在包含一稳固插入的玻璃纤维过滤器或二氧化硅层的旋转柱中，其允许核酸在单个步骤中与玻璃或二氧化硅结合。 
用于核酸纯化的旋转柱的使用基于一般的方法；首先从一定体积的溶解产物中分离核酸，然后通过将核酸结合在相对小体积的固相亲和树脂中而进行浓缩。例如，当使用传统标准尺寸的小型柱时，大约800μl的初始溶液（包括约200μl溶解样本，其余为结合缓冲剂）被装载至约50-100μl的二氧化硅过滤器或任何其他合适的固态结合树脂上。使用这种方法，结合树脂的体积决定了洗脱缓冲剂的体积。由于较小体积的洗脱缓冲剂的使用对核酸产量有消极影响，因此洗脱缓冲剂的体积应当至少与结合树脂本身的体积（在此特殊情况下约为100-200μl）相同。 
当在纯化过程中有从相对大体积的初始生物物质中浓缩核酸的需要时，更小体积的固态结合相应当与大体积容量的柱结合使用，以容纳更大体积的初始样本和结合缓冲剂。 
问题在于，旋转柱与一些要分离的样本体积相比非常大。但是，由于旋转柱的标准尺寸，不可能简单地制作较小的容器，因为这些容器不能装配至标准离心机中。 
对此问题的一个解决办法包括使用塑料漏斗结构，其覆盖过滤器的一部分，由此限制了过滤器的有效表面面积，并因此限制其对溶解样本的暴露量。但是，液体能够穿过过滤器的宽度从旁路散开，因此过滤器的有效体积没有完全减小。 
目前，当需要减小洗脱体积并由此减小过滤器体积时，工业中当前使用两种方法。在第一种技术中，装配至小型旋转柱中的直径约为7mm的过滤器由漏斗形环覆盖，其内径明显小于外径，从而减小上述过滤器与样本接触的有效表面面积。这种方法的另一缺点在于一部分样本材料可能扩散通过所有的过滤器，而从进一步的洗脱程序除去。在第二种技术中，玻璃纤维过滤器插入至旋转柱的适配部分，而非插入至圆柱部分，适配部分用于将旋转柱插入至真空歧管中。由于这种适配部分的直径仅为约2mm，因此过滤器的有效表面面积减小了，但是由于与真空歧管的接触，样本被污染的风险增加了。 
实用新型内容
本实用新型，即具有期望固相过滤器参数的可插入式塑料桶的使用解决了上述问题，并且由于其允许使用不同体积的反应物和结合剂将核酸释放至期望数量的固态亲和树脂上而从不同体积的起始物质中纯化和浓缩核酸，因此可用于全部范围的标准旋转柱（小型、中型、大型）。使用这种可插入式塑料桶在下游应用的要求范围内实现了期望的核酸浓缩，而不需要执行另外的浓缩步骤。 
通常，需要起始样本的体积与溶解和/或结合溶液的体积成一定比例，以确保良好的细胞溶解并提高核酸产量。因此，通常不可能在将洗脱后满足核酸浓度要求度的样本装载至柱之前减小溶解材料的体积。在这种情况下，可插入式桶用于方便地解决此问题。 
根据本实用新型的第一方面，提供一种过滤器保持桶，包括： 
中空主体、第一开口端和第二开口端；与所述第二开口端相比，所述第一开口端具有较小的直径；所述中空主体包括从所述第二开口端朝向所述第一开口端延伸的锥形部和从所述第一开口端朝向所述第二开口端延伸的管形部，其中该管形部被构造用于对过滤器进行保持。 
优选地，所述过滤器保持桶被构造为与旋转柱结合使用。所述旋转柱可以为大型旋转柱、中型旋转柱或小型旋转柱。大型旋转柱被构造为装配至50ml的收集管中，并且在装配有标准的直径约26mm、深度约2-4mm的过滤器时典型地具有约1-3ml的洗脱体积。各种特征（孔尺寸、厚度、过滤层的数量）的玻璃纤维过滤器可用于实现要求的有效过滤体积和液体流量。为了避免结合核酸的损耗，在这种柱中使用的洗脱缓冲剂体积必须至少与过滤器的体积相同。 
中型旋转柱被构造为装配至15ml的收集管中，并且在装配有标准的直径约12mm、深度约2-4mm的过滤器时典型地具有约0.5-1ml的洗脱体积。小型旋转柱被构造为装配至2ml的收集管中，并且在装配有标准的直径约7mm、深度约2-4mm的过滤器时典型地具有约50-200μl的洗脱体积。 
将不同尺寸和设计的桶与本实用新型中公开的标准的大型、中型和小型柱组合使用为使用者根据他们的需要改变玻璃纤维过滤器的直径提供了灵活性。 
优选地，所述第一开口端具有延伸越过开口的交叉杆。 
优选地，所述第一开口端具有延伸越过开口的两个交叉杆。 
优选地，在大型旋转柱过滤器保持桶的情况下，所述管形部的内径约为11.9mm，并被构造为保持直径约为12mm的过滤器。 
优选地，在中型旋转柱过滤器保持桶的情况下，所述管形部的内径约为6.9mm，并被构造为保持直径约为7mm的过滤器。 
优选地，在小型旋转柱过滤器保持桶的情况下，所述管形部的内径约为5.9mm，并被构造为保持直径约为6mm的过滤器。 
优选地，在用于微型洗脱的小型旋转柱过滤器保持桶的情况下，所述管形部的内径约为2.24mm，并被构造为保持直径约为2.35mm的过滤器。 
优选地，所述锥形部与水平方向的夹角约为60°至90°，更优选地，所述锥形部与水平方向的夹角约为70°至80°。 
根据本实用新型的第二方面，提供一种过滤器保持桶组件，包括过滤器和如上所述的过滤器保持桶。 
优选地，在大型旋转柱过滤器保持桶的情况下，所述过滤器具有约为200-500μl的体积。 
优选地，在中型旋转柱过滤器保持桶的情况下，所述过滤器具有约为50-150μl的体积。 
优选地，在小型旋转柱过滤器保持桶的情况下，所述过滤器具有约为50-100μl的体积 
优选地，在用于微型洗脱的小型旋转柱过滤器保持桶的情况下，所述过滤器具有约为8-15μl的体积。 
优选地，所述过滤器具有约为2-10μl的体积。 
优选地，所述过滤器包括二氧化硅膜。 
根据本实用新型的第三方面，提供一种旋转柱组件，包括旋转柱和如上所述的过滤器保持桶组件。 
优选地，所述旋转柱组件进一步包括收集管。 
在具有过滤器保持桶的大型旋转柱的情况下，具有包含二氧化硅过滤器的过滤器保持桶的旋转柱使得能够使用约200-500μl的范围内的最小量的二氧化硅。由于使用二氧化硅的量最小，这导致表面面积、容量和体积的减小。这进而允许在大约从等于使用的玻璃纤维过滤器的体积到该体积的两倍的范围内的较小的洗脱体积，例如在装配有过滤器保持桶的大型旋转柱的情况下在约200-1000μl之间。该过滤器保持桶可以在从酶促反应混合物、低浓度样本和琼脂糖凝胶中纯化和浓缩DNA和/或RNA的过程中使用。 
在具有过滤器保持桶的中型旋转柱的情况下，装配包含二氧化硅过滤器的过滤器保持桶的旋转柱使得能够使用在约50-150μl范围内的最小量的二氧化硅。由于使用的二氧化硅的量最小，这导致表面面积、容量和体积的减小。这进而允许小的洗脱体积，在具有过滤器保持桶的中型旋转柱的情况下在约50-300μl的范围。该过滤器保持桶可以在从酶促反应混合物、低浓度样本和琼脂糖凝胶中纯化和浓缩DNA和/或RNA的过程中使用。 
在具有过滤器保持桶的小型旋转柱的情况下，具有包含二氧化硅过滤器的过滤器保持桶的旋转柱使得能够使用在约50-100μl范围内的最小量的二氧化硅。由于使用的二氧化硅的量最小，这导致表面面积、容量和体积的减小。这进而允许小的洗脱体积，在具有过滤器保持桶的小型旋转柱的情况下在约50-200μl的范围。该过滤器保持桶可以在从酶促反应混合物、低浓度样本和琼脂糖凝胶中纯化和浓缩DNA和/或RNA的过程中使用。 
在具有微型洗脱过滤器保持桶的小型旋转柱的情况下，具有包含二氧化硅过滤器的微型洗脱过滤器保持桶的旋转柱使得能够使用在约8-15μl范围内的最小量的二氧化硅。由于使用的二氧化硅的量最小，这导致表面面积、容量和体积的减小。这进而允许小的洗脱体积，在具有微型洗脱过滤器保持桶的小型旋转柱的情况下在约8-30μl的范围。该过滤器保持桶可以在从酶促反应混合物、低浓度样本和琼脂糖凝胶中纯化和浓缩DNA和/或RNA的过程中使用。 
附图说明
包含在本说明书中并组成其一部分的附图与以上给出的本实用新型的大致描述以及以下给出的用于解释本实用新型的原理的实施例的详细描述一起例示本实用新型的实施例。 
图1是容纳本实用新型的微型洗脱过滤器保持桶的小型旋转柱的分解视图； 
图2是本实用新型的微型洗脱过滤器保持桶的顶部透视图； 
图3是本实用新型的微型洗脱过滤器保持桶的底部透视图； 
图4是本实用新型的微型洗脱过滤器保持桶的侧视图； 
图5是微型洗脱过滤器保持桶沿图4的剖面线AA的剖视图，其不具有过滤器，标有近似尺寸； 
图6是微型洗脱过滤器保持桶沿图的剖面线AA的剖视图，其装配两个组装过滤器，标有近似尺寸； 
图7是例示使用本实用新型的微型洗脱过滤器保持桶进行核酸分离的流程图； 
图8例示本实用新型的装配至大型旋转柱的过滤器保持桶的实施例，其标有典型尺寸； 
图9例示本实用新型的装配至中型旋转柱中的过滤器保持桶的实施例，其标有典型尺寸； 
图10例示本实用新型的装配至小型旋转柱中的过滤器保持桶的实施例，其标有典型尺寸； 
图11例示本实用新型的构造用于小型旋转柱中的过滤器保持桶的实施例的透视图； 
图12例示本实用新型的构造用于小型旋转柱的过滤器保持桶的实施例的前视图，其标有近似尺寸；和 
图13示出了本实用新型的构造用于小型旋转柱的过滤器保持桶的实施例的剖视图，其标有近似尺寸。 
具体实施方式
现在转向附图。图1示出并详细描述了容纳过滤器保持桶40的实施例的示例性微型旋转柱10的分解视图。微型旋转柱10包括中空主体12，其具有第一开口端14，从第一开口端14延伸至第二开口端18的大致管形侧壁16和被构造为封盖第二开口端18从而以大致流体密封的方式密封第二开口端18的盖20。盖20在模 制操作期间与中空主体12整体形成，并通过柔性带或连接片21连接到中空主体12。第一开口端14被提供有锥形侧壁22，与第二开口端18的直径相比，其减小了第一开口端14的直径。第一开口端14也被提供有大致管形侧壁24，与中空主体12的管形侧壁16相比，其直径减小。第一开口端14进一步被提供有内缘26，与第二开口端18的开口50的直径相比，其进一步减小了第一开口端14的开口28的直径。微型旋转柱10由热塑材料通过注射模制形成。 
过滤器保持桶40可更详细地见于图2至6中。 
过滤器保持桶40被构造为在使用中位于微型旋转柱10的第一开口端14处并支撑在内缘26上。过滤器保持桶40包括具有第一开口端44的中空主体42、与微型旋转柱10的大致管形侧壁24延伸相同距离的大致管形侧壁46、向第二开口端50延伸剩余距离的锥形内侧壁48、从第二开口端50开始延伸与锥形内侧壁48大致相同距离的大致管形外侧壁52。第二开口端50具有密封边缘54，其被构造为在使用中与微型旋转柱10的中空主体12的管形侧壁16形成大致流体紧密密封。密封边缘54通过具有与管形侧壁16的内径相比略大的外径而起作用，以使在使用中管形侧壁16压紧密封边缘54而将过滤器保持桶40固定在微型旋转柱10中适当的位置。在可替代方案中，密封边缘54可使用O型环或类似的密封机构形成大致流体紧密密封。管形外侧壁52被构造为大致使其外径与微型旋转柱10的中空主体12的管形侧壁16的内径相当。管形侧壁46被构造为大致使其外径与微型旋转柱10的中空主体12的第一开口端14的管形侧壁24的内径相当或比其小，以有效地减小微型旋转柱10的中空主体12的第一开口端14的内部体积。过滤器保持桶40的第一开口端44包括具有交叉杆58的开口56。过滤器保持桶40被提供有至少一个过滤器60、62、64、66，至少一个过滤器60、62、64、66被构造为具有大致与过滤器保持桶40的第一开口端44的管形侧壁46的内径相当的直径，以覆盖开口56并位于支撑在交叉杆58上的位置。进一步地，在该可替代方案中，在密封边缘54压紧的场合，这也用作压紧管形侧壁46，这有助于将至少一个过滤器60、62、64、66保持在过滤器保持桶40中适当的位置。过滤器保持桶40由热塑材料通过注射模制形成。 
锥形内侧壁48与水平方向的夹角大致约为70°。 
优选地，过滤器60、62、64、66的直径大致约为2.35-2.45mm，并由体积大致为2-10mm3或几个μl的二氧化硅形成。过滤器60、62、64、66可以由二氧化硅形成或者在可替代方案中由玻璃纤维或者其它合适的结合基质形成。 
图8至图10例示插入至不同尺寸的旋转柱110、210、10中的过滤器保持桶 140、240、340的可替代实施例。 
图11至图13例示构造为与小型旋转柱10一起使用的过滤器保持桶440的可替代实施例。在此实施例中，与图1至图6中例示的过滤器保持桶40相比，过滤器保持桶440被构造为保持更大体积的过滤器。 
过滤器保持桶440被构造为在使用中位于微型旋转柱10的第一开口端14处并支撑在内缘26上。过滤器保持桶440包括具有第一开口端444的中空主体442，与微型旋转柱10的大致管形侧壁24延伸大致相同距离的大致管形侧壁446，和向第二开口端450延伸剩余距离的锥形内侧壁448。第二开口端450具有密封边缘454，其被构造为在使用中与微型旋转柱10的中空主体12的管形侧壁16形成大致流体紧密密封。密封边缘454通过具有与管形侧壁16的内径相比略大的外径而起作用，以使在使用中管形侧壁16压紧密封边缘54而将过滤器保持桶440固定在微型旋转柱10中适当的位置。在可替代方案中，密封边缘454可使用O型环或类似的密封机构形成大致流体紧密密封。管形侧壁446被构造为其外径大致与微型旋转柱10的中空主体12的第一开口端14的管形侧壁24的内径相当或比其小，以有效地减小微型旋转柱10的中空主体12的第一开口端14的内部体积。过滤器保持桶440的第一开口端444包括具有交叉杆458的开口456。过滤器保持桶40提供有至少一个过滤器（未示出），其被构造为具有与过滤器保持桶440的第一开口端444的管形侧壁446的内径大致相当的直径，以覆盖开口456并位于支撑在交叉杆458上的位置。进一步地，在该可替代方案中，在密封边缘454压紧的场合，这也用于压紧管形侧壁446，这有助于将至少一个过滤器（未示出）保持在过滤器保持桶440中适当的位置上。过滤器保持桶440由热塑材料通过注射模制形成。 
锥形内侧壁448与水平方向的夹角大致约为80°。 
示例 
使用微量的膜形式的二氧化硅过滤器从酶促反应混合物中纯化核酸并浓缩低浓度核酸溶液。 
图7例示利用本实用新型的过滤器保持桶40的典型纯化方案的流程图。 
酶促反应、凝胶片或者低浓度核酸样本与结合缓冲剂混合。可能有必要向结合缓冲剂中添加异丙醇或者乙醇。然后溶液转移至微型旋转柱10并离心分离15至30秒，该微型旋转柱10具有过滤器保持桶40和容纳在用于收集任何流过物的收集管中的二氧化硅过滤器60、62、64、66。在此过程中，核酸变得与二氧化硅过滤器60、62、64、66结合。然后收集在收集管中的流过物被丢弃。二氧化硅过 滤器60、62、64、66仍然在原位时用清洗缓冲剂清洗并离心分离15至30秒，再次将流过物丢弃。然后，配备有过滤器保持桶40和二氧化硅过滤器60、62、64、66的微型旋转柱10进一步地离心分离另外的15至30秒以再次去除溶液的残留。然后，整套的微型旋转柱10转移至干净的收集管，使用应用在柱的中心的6-20μl洗脱缓冲剂或者无核酶酸的水进行洗脱核酸。然后，整套的微型旋转柱10离心分离一分钟，由于现在流过物只包含纯的和浓缩的核酸，因此其被收集和保留。 
尽管本实用新型已经通过对实施例的描述而被例示，同时此实施例也已描述了一些细节，但此并不意欲以任何形式约束或以任何方式将所附权利要求的范围限制在这些细节中。另外的优点和更改对于本领域技术人员来说将轻易可见。本实用新型的各个特征可根据使用者的需要和偏好单独或者结合使用。这为本实用新型以及目前已知的实施本实用新型的方法的描述。但是，该实用新型本身应当只由所附权利要求限定。 

Claims (19)

1.一种过滤器保持桶，包括： 
中空主体、第一开口端和第二开口端；与所述第二开口端相比，所述第一开口端具有较小的直径；所述中空主体包括从所述第二开口端朝向所述第一开口端延伸的锥形部和从所述第一开口端朝向所述第二开口端延伸的管形部，其中所述管形部被构造用于对过滤器进行保持。 
2.如权利要求1所述的过滤器保持桶，所述过滤器保持桶被构造为与旋转柱结合使用。 
3.如权利要求1或2所述的过滤器保持桶，其中所述第一开口端被提供有延伸越过所述开口的交叉杆。 
4.如前述权利要求中任一项所述的过滤器保持桶，其中所述第一开口端被提供有延伸越过所述开口的两个交叉杆。 
5.如前述权利要求中任一项所述的过滤器保持桶，其中所述管形部的内径约为11.9mm，并被构造为保持直径约为12mm的过滤器。 
6.如权利要求1至4中任一项所述的过滤器保持桶，其中所述管形部的内径约为6.9mm，并被构造为保持直径约为7mm的过滤器。 
7.如权利要求1至4中任一项所述的过滤器保持桶，其中所述管形部的内径约为5.9mm，并被构造为保持直径约为6mm的过滤器。 
8.如权利要求1至4中任一项所述的过滤器保持桶，其中所述管形部的内径约为2.24mm，并被构造为保持直径约为2.35mm的过滤器。 
9.如前述权利要求中任一项所述的过滤器保持桶，其中所述锥形部与水平方向的夹角约为60°至90°。 
10.一种过滤器保持桶组件，包括过滤器和如权利要求1至9中任一项所述的过滤器保持桶。 
11.如权利要求10所述的过滤器保持桶组件，其中所述过滤器具有约为200-500μl的体积。 
12.如权利要求10所述的过滤器保持桶组件，其中所述过滤器具有约为50-150μl的体积。 
13.如权利要求10所述的过滤器保持桶组件，其中所述过滤器具有约为50-100μl的体积。 
14.如权利要求10所述的过滤器保持桶组件，其中所述过滤器具有约为8-15μl 的体积。 
15.如权利要求10所述的过滤器保持桶组件，其中所述过滤器具有约为2-10μl的体积。 
16.如权利要求10至15中任一项所述的过滤器保持桶组件，其中所述过滤器包括二氧化硅膜。 
17.一种旋转柱组件，包括旋转柱和如权利要求10至16中任一项所述的过滤器保持桶组件。 
18.一种旋转柱组件，包括旋转柱和如权利要求1至9中任一项所述的过滤器保持桶。 
19.如权利要求17或18所述的旋转柱组件，进一步包括收集管。 
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