專(zhuān)利名稱(chēng)：取樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于從表面收集材料樣本的方法和裝置。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種在承窩(socket)中安裝有球體的裝置，從而該球體能夠沿著任何方向自由旋轉(zhuǎn)，使球體能在整個(gè)表面上滾動(dòng)。隨著球體在整個(gè)表面上滾動(dòng)，通過(guò)球體來(lái)收集材料樣本，并通過(guò)球體將其傳遞到收集容器。樣本可以在收集容器中進(jìn)行分析，或者可以傳遞至該裝置中的另一個(gè)位置或傳遞至另一個(gè)裝置進(jìn)行分析。本發(fā)明還包括利用這種裝置收集樣本的方法。
背景技術(shù)：
在很多技術(shù)領(lǐng)域，材料樣本、特別是流體材料或者懸浮在流體中的材料的樣本必須從表面抽取以進(jìn)行隨后的分析。有很多種已知的裝置可以用于實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，但是對(duì)于某些取樣和分析過(guò)程來(lái)說(shuō)，很多裝置都存在缺陷或者局限性。
一些已知的裝置是具有例如活體組織檢查穿刺針或者注射器針頭的尖端的儀器。在獲取流體樣本的時(shí)候，針頭通常會(huì)損壞表面。在很多情況下，這是使用針頭所導(dǎo)致的一個(gè)不理想的但是必然的結(jié)果。另外，使用者需要對(duì)針頭有一定程度的注意，以防止傷害使用者。用帶有尖端的儀器從人體或者動(dòng)物提取樣本會(huì)帶來(lái)疼痛和傷害。
對(duì)于在一些工業(yè)例如食品制造工業(yè)中使用帶有尖端的流體取樣儀例如針頭來(lái)說(shuō)，由于針頭可能會(huì)使食品破裂或者陷入到食品中，因此會(huì)給消費(fèi)者帶來(lái)嚴(yán)重的健康和安全危險(xiǎn)。
另一種已知的流體取樣裝置是吸移管，它可以具有多種不同的實(shí)施方案。一些吸移管是精確設(shè)計(jì)的儀器，因此昂貴并且需要專(zhuān)門(mén)的知識(shí)來(lái)正確的使用。其它吸移管是簡(jiǎn)單的毛細(xì)管，其一端具有一個(gè)橡膠塞用于在使用時(shí)形成真空。這種類(lèi)型的吸移管不能產(chǎn)生可復(fù)制的取樣結(jié)果，不能用于高生產(chǎn)能力的自動(dòng)取樣。另外，不管是吸移管還是針頭，都不能很好地適用于對(duì)非常小量的流體進(jìn)行取樣，尤其是在流體以非常薄的膜存在的時(shí)候。
用于從表面收集流體材料樣本的另一種裝置是吸收性材料拭子，例如棉簽。這種類(lèi)型的裝置不能產(chǎn)生可復(fù)制的取樣結(jié)果，并且還有一個(gè)缺點(diǎn)，就是在收集之后難以抽取流體進(jìn)行分析。另外，拭子不適合于高生產(chǎn)能力的自動(dòng)取樣。
已經(jīng)研制了基于在旋轉(zhuǎn)元件上使用吸收性材料的更復(fù)雜的裝置。例如US 5,554,537中披露了一種具有平的元件的裝置，具有由腔室環(huán)繞的可壓縮吸收性材料。在使用中，腔室的壁對(duì)要提取樣本的表面形成了密封。然后在樣本表面和平的元件之間壓縮吸收性材料，并沿著與樣本表面平行的方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，可以將吸收性材料預(yù)先濕潤(rùn)，因此可以對(duì)干燥表面取樣。另外，吸收性材料的旋轉(zhuǎn)有效地擦洗該表面，從而獲得更好的樣本。但是，該裝置的正確操作需要在裝置的壁和樣本表面之間形成密封。這在某些應(yīng)用中是難以做到甚至是不可能的。
另一個(gè)示例是US 6,266,838，其中披露了一種具有旋轉(zhuǎn)鼓的裝置，吸收性材料在其外表面上。將該裝置設(shè)計(jì)為擦干溢出在硬表面上的流體。該裝置還具有一個(gè)元件，用于在鼓旋轉(zhuǎn)的時(shí)候接合吸收表面，并將水導(dǎo)離吸收表面至容器。該裝置的缺點(diǎn)在于吸收性材料必須是能附著在鼓上的材料，而不能是如在多種應(yīng)用中優(yōu)選的粉末或者粒狀樹(shù)脂。另外，該裝置不適合于對(duì)非常少量的流體進(jìn)行取樣。
因此需要一種取樣裝置，它能從表面收集樣本，包括少量樣本，并無(wú)需專(zhuān)門(mén)知識(shí)即可操作。
本申請(qǐng)人驚訝地發(fā)現(xiàn)，在承窩中具有球體的裝置能有效用于收集材料樣本，其中該裝置還具有用于將樣本傳遞至準(zhǔn)備分析該樣本的容器的裝置。
樣本可以是流體樣本，包括懸浮在流體中的樣本，或者可以是干燥的或者基本上是干燥的固體樣本，它們能夠附著在裝置的球體上。
承窩中有球體的裝置已知作為將容器中的流體分配在表面上的裝置。這種裝置包括滾抹式除臭劑/除汗劑，遮光劑，化妝品和其它軟膏或者乳霜，以及圓珠筆。
但是承窩中有球體的分配裝置不具有與取樣裝置同樣的技術(shù)難題。分配裝置需要一個(gè)流體容器用于分配，但是一旦分配了流體之后，就不再需要與容存或施加有關(guān)的特殊處理。相反，取樣裝置必須具有一個(gè)從球體上收集樣本并使其可以用于后繼分析的適當(dāng)裝置。估計(jì)可能就是這個(gè)原因?qū)е履壳斑€不知道有承窩中有球體的采取裝置。本申請(qǐng)人現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了能成功地克服這些技術(shù)難題的辦法。
因此本發(fā)明的目的是提供一種取樣方法和裝置，它至少能在一定程度上克服已知取樣方法和裝置的上述缺陷，或者至少提供了一種有益的替代方案。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種利用如下裝置收集材料樣本的方法，所述裝置包括(a)容納在承窩中的球體，其中球體的至少部分外表面能夠與樣本相接觸，以及(b)腔室，它被成型為在一端形成承窩，而在另一端形成樣本收集容器；其中在該裝置相對(duì)于材料移動(dòng)的時(shí)候球體保持與材料相接觸，從而所導(dǎo)致的球體旋轉(zhuǎn)使材料樣本被傳遞至收集容器。
樣本優(yōu)選是流體或者是在流體中懸浮。該方法可以包括通過(guò)容納在收集腔室中并與球體外表面相接觸的吸收性材料來(lái)將樣本從球體傳遞至收集容器。
吸收性材料可以是適合于樣本流體的任何吸收性材料，但是在獲取用于DNA分析的流體樣本的情況下，吸收性材料優(yōu)選是能夠減活核酸酶的樹(shù)脂，例如Chelex。或者吸收性材料可以是吸收膜或者吸收過(guò)濾器。當(dāng)該方法用于DNA收集和分析的時(shí)候，吸收膜優(yōu)選是金屬螯合的膜。
樣本也優(yōu)選附著在球體的外表面上。該方法可以包括在收集樣本之前向材料施加水分或者流體的步驟。
樣本可以溶解或者懸浮在收集容器內(nèi)的流體中。
樣本也優(yōu)選通過(guò)裝置中的出口流出收集容器。樣本可以流入到與出口連接的一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)管。
在一個(gè)實(shí)施方案中，該方法包括進(jìn)行樣本分析的步驟?？梢栽谑占萜髦羞M(jìn)行這種分析，并且可以在樣本附著在球體外表面上的時(shí)候進(jìn)行這種分析。
或者，可以在裝置中的用于接收從收集容器中流出的流體的位置中進(jìn)行樣本的分析。
為了進(jìn)行分析，該方法可以包括將所述裝置連接至用于分析樣本的分析裝置的步驟。外部裝置可以幫助分析所述裝置中的樣本，或者它可以接收樣本來(lái)進(jìn)行分析。分析裝置可以是加熱和/或冷卻裝置，并且可以包括熱循環(huán)器。
為了有助于收集樣本，可以對(duì)球體進(jìn)行化學(xué)改性以增強(qiáng)對(duì)樣本的親和力。
該方法可以用于收集生物的、有機(jī)的或者無(wú)機(jī)的樣本?？梢园ǖ遣幌抻谏锛?xì)胞、細(xì)菌、病毒、血樣、組織樣本、植物樣本、或者工業(yè)廢物樣本。
樣本可以利用現(xiàn)有的方法進(jìn)行分析，包括但是不限于用于DNA、RNA、抗原、病原體、化學(xué)污染物、微量元素或者放射性的方法。
在本發(fā)明的第二方面中，提供一種裝置，用于本發(fā)明的第一方面的方法。
本發(fā)明還提供一種用于收集流體樣本的裝置，包括(a)容納在承窩中的球體，其中球體的至少部分外表面能夠與流體相接觸，(b)腔室，它被成型為在一端形成承窩，而在另一端形成樣本收集容器；(c)吸收性材料，它容納在樣本收集容器中，其中球體的外表面與吸收性材料相接觸。
該裝置優(yōu)選包括出口，以允許流體從容器流出。該裝置還可以包括一個(gè)或者多個(gè)與出口連接的樣本導(dǎo)管。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，該裝置還包括一個(gè)用于分析樣本的分析部件。在一個(gè)可選的實(shí)施方案中，該裝置可以和分析樣本的分析裝置連接。
該裝置可以是在樣本處于收集容器中時(shí)分析樣本?；蛘咴撗b置可以是在該裝置中用于接收從容器中流出的樣本的位置處分析樣本。
該裝置還可以包括位于出口附近的過(guò)濾器，以在容器中容納吸收性材料，但是允許樣本從容器中流出。
該裝置優(yōu)選是縱向的，具有基本上圓形的外壁橫截面，并且容納球體、承窩和腔室。該裝置優(yōu)選包括形成為與收集容器連接的軸的手柄。
手柄可以與承窩一體形成，或者承窩可以安裝在手柄上，使得手柄可拆卸。
該裝置優(yōu)選包括用于裝置每一端的帽，從而可以在收集樣本之前和之后密封該裝置。
球體的表面可以是光滑的，或者是有紋理的或者是表面粗糙的，以減少在使用時(shí)球體在表面上的滑動(dòng)。球體表面也可以進(jìn)行化學(xué)改性，以增強(qiáng)對(duì)樣本的親和力。
該裝置優(yōu)選包括溫度控制部件，以在收集樣本之后對(duì)其進(jìn)行加熱或者冷卻。溫度控制裝置優(yōu)選是位于承窩內(nèi)或者位于裝置的手柄內(nèi)的加熱元件。
該裝置可以由任何適當(dāng)?shù)牟牧蠘?gòu)成，但是優(yōu)選是金屬或者塑性材料。


圖1顯示了本發(fā)明的裝置的橫截面；圖2顯示了利用本發(fā)明的方法和裝置提取流體；圖3顯示了利用本發(fā)明的方法和裝置檢測(cè)來(lái)自組織樣本的腺苷酸激酶；圖4顯示了利用本發(fā)明的方法和裝置檢測(cè)樣本中的細(xì)菌。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的方法和裝置用于從表面獲取材料樣本。材料可以是生物的(例如血)或者是非生物的(例如來(lái)自化工廠(chǎng)的廢物)，并且可以是合成的或者非合成的。材料可以是流體材料，包括懸浮或者溶解在流體中的任何材料或者物質(zhì)。材料也可以是固體的或者半固體的材料，包括粒子或者微粒子材料。
在使用中，在存在有要收集和分析的樣本的表面上滾動(dòng)裝置的球體。隨著球體的滾動(dòng)，樣本傳遞至樣本收集容器。
可以使用液體載體來(lái)將樣本從樣本收集容器傳遞至該裝置中用于分析樣本的位置或者傳遞至與樣本收集容器連接的分析裝置。
或者當(dāng)其外表面上帶有樣本的球體旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，樣本可以與樣本收集容器中的吸收性材料相接觸。因此球體直接與吸收性材料相接觸，以確保流體樣本與吸收性材料相接觸并保持在容器內(nèi)。這種樣本傳遞方法最適合于流體樣本。
術(shù)語(yǔ)“吸收性材料”一詞用于覆蓋提取樣本所需的任何吸收性物質(zhì)，不論是粒子、顆粒、粉末、纖維、還是固體多孔基質(zhì)(例如海綿)，不論是合成的還是非合成的，不論是親水的還是疏水的，不論與樣本流體是惰性的還是活性的。
本發(fā)明的裝置具有特別的優(yōu)勢(shì)，它便于使用，不需要專(zhuān)門(mén)知識(shí)來(lái)操作該裝置，并且該裝置還易于制造。另外，取樣方法是非侵入式，并且無(wú)疼痛。此外，球體和承窩取樣裝置不會(huì)給使用者帶來(lái)與尖銳的取樣裝置(例如針頭)相同的危險(xiǎn)。
一旦已經(jīng)獲得樣本，可以將帽蓋在暴露的球體上，從而可以無(wú)限期地存儲(chǔ)樣本。或者，可以分析該樣本。可以直接在收集容器內(nèi)進(jìn)行分析，甚至在樣本仍然附著在球體表面上時(shí)進(jìn)行分析。例如，收集容器可以包括或者加入試劑來(lái)檢測(cè)化合物或者物質(zhì)的存在與否?；蛘邩颖究梢詡鬟f至該裝置內(nèi)的另一個(gè)位置，或者傳遞至另一個(gè)分析裝置進(jìn)行分析?？梢酝ㄟ^(guò)將樣本溶解或者懸浮在收集容器內(nèi)的流體中來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
以下參考圖1通過(guò)實(shí)施例的方式描述該方法中使用的裝置。應(yīng)當(dāng)理解，圖1所示的裝置僅是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明不限于此實(shí)施例。
取樣裝置1包括容納在承窩3內(nèi)的固體取樣球體2。球體2沿著任何方向自由旋轉(zhuǎn)，其表面可涵蓋從基本上光滑至具有深度紋理的范圍。承窩3連接或者內(nèi)置于手柄4的端部中。本發(fā)明的裝置的手柄可以被構(gòu)成適合于取樣裝置的具體應(yīng)用。在圖1所示的裝置中，手柄4是一個(gè)軸。
承窩3包括開(kāi)口5，球體2通過(guò)該開(kāi)口暴露出來(lái)，并可以接觸濕潤(rùn)的表面進(jìn)行取樣。球體2和承窩3之間的小間隙代表樣本入口6。承窩開(kāi)口5的直徑小于球體2的直徑，因此防止了球體2從承窩3中掉出。
承窩3的內(nèi)壁具有凹入部分7，從而與球體2形成滑配合。內(nèi)壁也具有變細(xì)的部分8，它從球體2開(kāi)始逐漸變細(xì)，在球體2后面形成空間11?？臻g11具有樣本出口9，它由一個(gè)物理阻擋物10密封。圖中所示的樣本出口9在裝置1中與承窩開(kāi)口5縱向?qū)R。但是應(yīng)當(dāng)理解，樣本出口9相對(duì)于承窩開(kāi)口5而言可以成任何角度。
圖中所示的承窩3與取樣裝置1的手柄4一體地形成。但是在一個(gè)可選構(gòu)造中，承窩3可以單獨(dú)地安裝在手柄4中。
空間11可以包括與球體2直接成物理接觸的吸收性材料。這種接觸是必須的，以使流體能被吸收到吸收性材料中。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以根據(jù)要取樣的流體的性質(zhì)和/或隨后對(duì)樣本進(jìn)行的分析的類(lèi)型來(lái)選擇吸收性材料。吸收性材料的性質(zhì)要與濕潤(rùn)流體或者被取樣的流體相一致。例如，疏水流體樣本需要在取樣裝置中使用疏水吸收性材料。
吸收性材料可以由球體2和阻擋物10保持在裝置1中的適當(dāng)位置處。球體2有效地充當(dāng)了一個(gè)閥，將吸收性材料保持在裝置1中，同時(shí)在球體滾動(dòng)過(guò)程中允許空氣和樣本通過(guò)。承窩壁7和球體2之間的間隙6足夠小，從而空間11內(nèi)的吸收性材料不會(huì)從承窩開(kāi)口5漏出。樣本出口9處的阻擋物10必須可以透過(guò)空氣、濕潤(rùn)流體和樣本流體，以使得流體移動(dòng)穿過(guò)吸收性材料。但是阻擋物10不必可以透過(guò)吸收性材料。因此阻擋物10是一過(guò)濾器。
樣本流體出口12(包括出口9和阻擋物10)連接至導(dǎo)管13上，通過(guò)對(duì)導(dǎo)管出口14施加真空，樣本流體可以通過(guò)該導(dǎo)管13運(yùn)送。導(dǎo)管13容納在取樣裝置1的手柄4中。
取樣裝置1的兩端可以在使用之前和之后用可去除的蓋(未顯示)密封。
取樣裝置1的手柄4以及容納在其中的導(dǎo)管13可以利用適配器或者裝配接頭而構(gòu)造成便于連接至其它的裝置上，以對(duì)樣本流體做進(jìn)一步的處理或者分析。
取樣球體2、承窩3和手柄4可以用適合的金屬、或者塑性材料或者復(fù)合材料構(gòu)成。
在操作中，球體2通過(guò)與表面成物理接觸而從表面提取樣本。球體2在一個(gè)或者多個(gè)前后沖程或者圓形運(yùn)動(dòng)中在表面上滾動(dòng)。
被取樣的表面優(yōu)選具有足夠的紋理，以提供足夠的固著力(purchase)來(lái)防止球體2的滑動(dòng)，并使得球體2在承窩3中旋轉(zhuǎn)。在樣本表面過(guò)于光滑的情況下，可以將一部分樣本放在人工形成紋理的取樣表面(例如紗布?jí)|)上。
要取樣的表面可以本身是濕的，或者可以是干燥的。如果表面是干燥的，表面或者取樣裝置都要在取樣處理之前進(jìn)行額外的準(zhǔn)備步驟。可以采用任何濕潤(rùn)方法(但是優(yōu)選是噴涂方法)在取樣之前通過(guò)施加濕潤(rùn)流體或者含有要被取樣的物質(zhì)或材料的流體，來(lái)潤(rùn)濕干燥表面?；蛘呖梢岳妙A(yù)濕潤(rùn)的取樣裝置1來(lái)進(jìn)行取樣干燥表面。當(dāng)裝置1被預(yù)先濕潤(rùn)時(shí)，空間11內(nèi)的吸收性材料被完全或者部分地用濕潤(rùn)流體飽和。
來(lái)自干燥表面的粒子或者微粒子材料可以直接被取樣。在這種應(yīng)用中，所述裝置在基本上干燥的表面上滾動(dòng)。材料附著在球體的表面上，并被傳遞到該裝置內(nèi)的收集容器內(nèi)。
球體位于承窩內(nèi)為取樣提供了多個(gè)機(jī)械優(yōu)點(diǎn)。例如，在某些應(yīng)用中，樣本的機(jī)械破壞可能是有利的(例如用于DNA分析的細(xì)胞破裂)。承窩內(nèi)有球體的裝置通過(guò)在樣本上滾動(dòng)的時(shí)候機(jī)械地碾壓組織，以及通過(guò)利用在承窩3內(nèi)旋轉(zhuǎn)的球體2的剪切作用力使組織撕裂、細(xì)胞分散和細(xì)胞的某些破裂而將細(xì)胞從組織塊上脫離，可以便于組織的機(jī)械破壞。樣本入口6表示捕獲區(qū)，用于便于流體和材料在球體滾動(dòng)的時(shí)候傳遞到該裝置中。承窩內(nèi)的球體的緊公差限定和限制了可以進(jìn)入到該裝置中的顆粒的尺寸。
在某些應(yīng)用中，希望樣本流體在從濕潤(rùn)表面上提取的過(guò)程中或者在提取之后被加熱和/或冷卻。通過(guò)將整個(gè)裝置1或者球體2的暴露部分2a設(shè)置在一個(gè)適當(dāng)結(jié)構(gòu)的溫度控制裝置之中或者之上，可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。在裝置1和溫度控制裝置之間的物理接觸便于在所述裝置之間的熱傳遞，從而導(dǎo)致取樣裝置的加熱/冷卻?；蛘哐b置1可以被構(gòu)成有內(nèi)置的加熱部件，例如位于承窩3和/或手柄4內(nèi)的加熱元件。
當(dāng)需要加熱步驟或冷卻步驟的時(shí)候，球體2或者裝置1優(yōu)選由全導(dǎo)熱或者半導(dǎo)熱材料構(gòu)成。但是，由非導(dǎo)熱塑料制造的小型裝置也可以快速與溫度控制裝置的溫度相平衡。應(yīng)當(dāng)理解，可以根據(jù)樣本的性質(zhì)和/或吸收性材料的性質(zhì)和/或隨后要對(duì)樣本進(jìn)行的分析操作的類(lèi)型來(lái)選擇溫度和加熱時(shí)間。
如果在裝置1的加熱過(guò)程中水會(huì)從吸收性材料明顯的蒸發(fā)，通過(guò)將球體2在再水化流體上滾動(dòng)可以更換水，所述再水化流體將會(huì)通過(guò)毛細(xì)作用傳送，并水合吸收性材料。
在對(duì)表面取樣、并且將樣本傳遞至收集容器之后，樣本可以直接從裝置1去除，或者它可以在裝置1內(nèi)存儲(chǔ)一段時(shí)間。從裝置1中去除樣本的優(yōu)選方法是通過(guò)向?qū)Ч艹隹?4施加真空。通過(guò)將真空裝置(例如注射器)直接與導(dǎo)管出口14連接可以直接地實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)或者通過(guò)向可與導(dǎo)管出口14連接的其它導(dǎo)管或者腔室(未顯示)施加真空，可以間接地實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
本發(fā)明可以手動(dòng)操作，或者可以在整個(gè)取樣過(guò)程中由機(jī)器人控制和操作。
本發(fā)明的一個(gè)可能的應(yīng)用是用于生物樣本(例如肉、皮膚、植物材料、微生物培養(yǎng))取樣，用于提取細(xì)胞和任選地用于處理細(xì)胞以準(zhǔn)備進(jìn)行后繼的分析，例如DNA、蛋白質(zhì)、碳水化合物或者脂類(lèi)分析。如果裝置1用于獲得用于DNA分析的樣本，吸收性材料優(yōu)選是與二價(jià)陽(yáng)離子的螯合劑共價(jià)連接的吸收性樹(shù)脂，例如Chelex，它通過(guò)螯合二價(jià)陽(yáng)離子能夠?qū)е潞怂崦甘Щ睢?br> 在為獲取DNA分析樣本的操作裝置1的過(guò)程中，球體2從表面提取樣本流體。在某些應(yīng)用中，樣本隨后傳遞到裝置內(nèi)的吸收表面上。樣本可以含有足夠的水分以便于這種操作?；蛘哐b置可以含有預(yù)先包裝的流體，以幫助將樣本從球體表面?zhèn)鬟f至吸收性材料(例如Chelex或螯合膜)。
優(yōu)選將裝置1加熱，以便于將樹(shù)脂加熱到75℃至98℃的溫度范圍。根據(jù)裝置1或者球體2的導(dǎo)熱性，以及根據(jù)在吸收性材料中達(dá)到的何種溫度來(lái)選擇加熱規(guī)程。例如，如果樹(shù)脂溫度是75℃，裝置可以加熱4分鐘。在該操作中加熱裝置1的目的在于促進(jìn)細(xì)胞在樣本流體內(nèi)的溶解、使從細(xì)胞上釋放的核酸酶失活，并使染色質(zhì)中的蛋白質(zhì)支架(scaffold)變性。因此可以穩(wěn)定地制備來(lái)自細(xì)胞的DNA，并可以用于隨后的處理和分析。
本發(fā)明的裝置可以用于需要高生產(chǎn)能力的自動(dòng)取樣的任何應(yīng)用。該裝置可以被構(gòu)成一個(gè)便攜式的口袋大小的裝置，用于低生產(chǎn)能力的手動(dòng)取樣。該裝置在大多數(shù)應(yīng)用中僅能一次性使用，并在收集和處理了樣本之后丟棄。
本發(fā)明的裝置具有特別的優(yōu)點(diǎn)，它非常易于使用并且不需要專(zhuān)門(mén)的知識(shí)來(lái)操作。
本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是該裝置可以被構(gòu)成通過(guò)改變裝置內(nèi)的吸收性材料的體積而對(duì)少量流體(毫升范圍或者微升范圍)進(jìn)行取樣。
其它優(yōu)點(diǎn)包括●能夠獲得少量樣本；●非侵入式；●避免了與使用尖銳針頭有關(guān)的危險(xiǎn)；●對(duì)取樣表面的破壞或是損害最?。弧襁m合于高生產(chǎn)能力的取樣；●便于攜帶；●堅(jiān)穩(wěn)設(shè)計(jì)；●容易制造并且成本低廉參考以下的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明在任何方面不受以下實(shí)施例的限制。
實(shí)施例實(shí)施例1將流體傳遞到吸收性容器內(nèi)采用與圖1所示裝置類(lèi)似的本發(fā)明的取樣裝置來(lái)進(jìn)行一系列試驗(yàn)。阻擋物10由多孔玻璃過(guò)濾器構(gòu)成，吸收性材料11由親水樹(shù)脂構(gòu)成，球體和支座是聚丙烯。取樣表面由小皮氏培養(yǎng)皿中的水浸泡的紗布構(gòu)成。用食品色素對(duì)水進(jìn)行著色。球體在表面上滾動(dòng)1-2次，觀察到流體快速飽和吸性收樹(shù)脂11。因?yàn)檠b置的半透明性質(zhì)和有色流體的緣故，肉眼就可以證實(shí)這種提取。在試驗(yàn)之前和之后稱(chēng)取裝置的重量。也顯示出流體的提取與吸收性樹(shù)脂的體積成比例。裝填了100mg的親水樹(shù)脂的裝置會(huì)吸收大約45mg的流體，沒(méi)有吸收性樹(shù)脂的時(shí)候，該裝置大致吸收6mg的流體(參見(jiàn)圖2)。
實(shí)施例2將樣本傳遞至球體表面上在如下改進(jìn)的前提下，采用與圖1所示裝置類(lèi)似的本發(fā)明的取樣裝置來(lái)進(jìn)行一系列試驗(yàn)。裝置中沒(méi)有吸收性樹(shù)脂和玻璃過(guò)濾器，并在球體后面分段，從而可以接近球體的內(nèi)面。
(a)肉的活組織檢查所述裝置在含有肉組織的活組織檢查切片的潮濕紗布上滾動(dòng)。滾動(dòng)導(dǎo)致組織破碎。通過(guò)在紗布表面上滾動(dòng)，樣本傳遞到裝置中。利用腺苷酸激酶作為標(biāo)志酶，對(duì)于生物活性，對(duì)球的內(nèi)面進(jìn)行酶取樣。內(nèi)球面用20μl的流體接觸。然后去除該流體，并利用熒光素酶生物發(fā)光分析腺苷酸激酶的存在與否。在沒(méi)有肉活組織檢查切片的潮濕紗布上滾動(dòng)裝置，并測(cè)試內(nèi)球面的酶活性，作為對(duì)照試驗(yàn)?；?yàn)總量是0.2ml?；?yàn)條件是，0.18mM的雙甘氨肽ph8.0，MgCl210ml，腺苷二磷酸250微摩爾，熒光素33微摩爾，熒光素酶5μg，輔酶A1mM。利用ElectronTubes Limited的光電倍增管和光子計(jì)數(shù)插件來(lái)確定生物發(fā)光。
圖3的結(jié)果顯示在收集容器內(nèi)的球體表面上可以檢測(cè)腺苷酸激酶，在對(duì)照組中不存在腺苷酸激酶。試驗(yàn)顯示該裝置可以用于在球體表面上收集足以用于進(jìn)一步分析的痕量樣本。
(b)細(xì)菌樣本在含有E.Coli(3.6×107細(xì)胞)的潮濕紗布表面上滾動(dòng)球體裝置。如肉活組織檢查試驗(yàn)中一樣對(duì)內(nèi)球面取樣。將20μl的樣本接觸在內(nèi)球面上，并去除樣本以確定生物活性。在這些化驗(yàn)中，流體樣本含有6.35mM的Tris緩沖液(pH8.0)，12.5mm的葡萄糖，0.1％的Triton X-100和2mg的溶菌酶。在室溫下的10分鐘的預(yù)保溫之后，將樣本加入含有用于確定腺苷酸激酶的試劑的比色皿中，并確定生物發(fā)光，也與上述肉活組織檢查試驗(yàn)一樣。通過(guò)在沒(méi)有E.Coli的潮濕紗布表面上滾動(dòng)球體，獲得對(duì)照樣本測(cè)量的腺苷酸激酶活性。
圖4的結(jié)果顯示在球體表面上可以檢測(cè)來(lái)自細(xì)菌的腺苷酸激酶活性。在對(duì)照裝置中沒(méi)有檢測(cè)到腺苷酸激酶活性。該試驗(yàn)還進(jìn)一步顯示了本發(fā)明的方法和裝置可以用于在球體表面上獲得材料樣本，所述球體表面在保持在收集容器內(nèi)時(shí)可以進(jìn)行分析或者存儲(chǔ)。例如，如本實(shí)施例所示，該方法和裝置可以用于檢測(cè)表面上的細(xì)菌污染。該表面的范圍可以涵蓋食品表面至食品制備表面或者醫(yī)院的表面。
盡管已經(jīng)通過(guò)實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，可以在不背離如權(quán)利要求所述的范圍的情況下對(duì)本發(fā)明作出改變和改進(jìn)。另外，在對(duì)于特定特征已經(jīng)知道有等同方案的時(shí)候，這種等同方案也被引入，如同在本說(shuō)明書(shū)中詳細(xì)指出了一樣。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的裝置可以用于各種工業(yè)應(yīng)用。這些應(yīng)用包括食品測(cè)試、人或者動(dòng)物流體和組織測(cè)試、環(huán)境廢物和危險(xiǎn)物質(zhì)測(cè)試。
本發(fā)明的方法和裝置可以用于各種工業(yè)應(yīng)用。這些應(yīng)用包括但不限于食品測(cè)試、人或者動(dòng)物流體和組織測(cè)試、環(huán)境廢物和危險(xiǎn)物質(zhì)測(cè)試。食品加工設(shè)施中的應(yīng)用可以包括使用球體來(lái)收集表面細(xì)菌樣本，以檢查病原體(例如李司忒氏菌屬或者沙門(mén)氏菌屬)的存在。類(lèi)似的，該裝置可以用于食品質(zhì)量保障應(yīng)用。例如，該方法和裝置可以用于從牛肉上收集樣本以檢查BSE的存在。更通常的是，該方法和裝置可以用于收集樣本以進(jìn)行DNA分析。這些分析可以用于醫(yī)療診斷，有機(jī)體檢測(cè)或者個(gè)體識(shí)別。其它工業(yè)應(yīng)用包括收集樣本來(lái)測(cè)試特定化學(xué)品或者有機(jī)體的存在與否。這例如可以成為質(zhì)量控制的一部分。在測(cè)試危險(xiǎn)物質(zhì)的情況下，這可能會(huì)涉及在工業(yè)流出物中通過(guò)篩查生物恐怖的元素(例如炭疽)來(lái)識(shí)別毒素。
權(quán)利要求
1.一種利用如下裝置收集材料樣本的方法，所述裝置包括(a)容納在承窩中的球體，其中球體的至少部分外表面能夠與樣本相接觸，以及(b)腔室，它被成型為在一端形成承窩，而在另一端形成樣本收集容器；其中，在該裝置相對(duì)于材料運(yùn)動(dòng)時(shí)球體保持與材料相接觸，從而所導(dǎo)致的球體旋轉(zhuǎn)使材料樣本被傳遞至收集容器。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，所述樣本是流體或者懸浮在流體中。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征為，通過(guò)容納在收集容器中并且與球體的外表面相接觸的吸收性材料將流體樣本從球體傳遞至收集容器。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征為，吸收性材料是能夠使核酸酶減活的樹(shù)脂。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征為，吸收性材料是吸收膜或者過(guò)濾器。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征為，吸收膜是金屬螯合膜。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，樣本附著在球體的外表面上。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，包括在收集樣本之前向材料施加水分或者流體的步驟。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，包括將樣本溶解或者懸浮在收集容器內(nèi)的流體中的步驟。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征為，樣本經(jīng)過(guò)出口從收集容器流出。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征為，樣本流入和出口連接的一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)管。
12.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，包括進(jìn)行樣本分析的步驟。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征為，在收集容器內(nèi)進(jìn)行分析。
14.如權(quán)利要求12或者13所述的方法，其特征為，在樣本附著在球體的外表面上時(shí)進(jìn)行分析。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征為，在裝置中用于接收從收集容器中流出的樣本的位置處進(jìn)行樣本分析。
16.如權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的方法，包括將所述裝置連接至用于分析樣本的分析裝置上的步驟。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征為，分析裝置是加熱和/或冷卻裝置。
18.如權(quán)利要求16或17所述的方法，其特征為，分析裝置是熱循環(huán)器。
19.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征為，對(duì)球體表面進(jìn)行化學(xué)改性，以增強(qiáng)對(duì)樣本的親和力。
20.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征為，樣本是生物的、有機(jī)的或者無(wú)機(jī)的樣本。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征為，樣本是生物細(xì)胞、細(xì)菌、病毒、血樣、組織樣本、植物樣本、或者工業(yè)廢物樣本中的任何一種。
22.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征為，對(duì)DNA、RNA、抗原、病原體、化學(xué)污染物、微量元素或者放射性中的任何一種進(jìn)行分析樣本。
23.一種用于前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法的裝置。
24.一種用于收集流體樣本的裝置，包括(a)容納在承窩中的球體，其中球體的至少部分外表面能夠與流體相接觸；(b)腔室，它被成型為在一端形成承窩，而在另一端形成樣本收集容器；(c)吸收性材料，它容納在樣本收集容器中，其中球體的外表面與吸收性材料相接觸。
25.如權(quán)利要求24所述的裝置，還包括出口，以允許流體從容器流出。
26.如權(quán)利要求25所述的裝置，還包括一個(gè)或者多個(gè)與出口連接的樣本導(dǎo)管。
27.如權(quán)利要求24至26中任一項(xiàng)所述的裝置，還包括用于分析樣本的分析部件。
28.如權(quán)利要求24至27中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征為，所述裝置適于連接到分析樣本的分析裝置上。
29.如權(quán)利要求24至28中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征為，該裝置可以是如下裝置，即，在樣本處于收集容器中時(shí)分析樣本。
30.如權(quán)利要求24至28中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征為，該裝置可以是如下裝置，即，在該裝置中用于接收從容器中流出的樣本的位置處分析樣本。
31.如權(quán)利要求24至30中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征為，吸收性材料是能夠使核酸酶減活的樹(shù)脂。
32.如權(quán)利要求24至30中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征為，吸收性材料是吸收膜或者過(guò)濾器。
33.如權(quán)利要求32所述的裝置，其特征為，吸收膜是金屬螯合膜。
34.如權(quán)利要求23至33中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征為，該裝置沿縱向具有基本上圓形的外壁橫截面，并且該裝置容納球體、承窩和腔室。
35.如權(quán)利要求23至34中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征為，該裝置包括形成為與收集容器連接的軸的手柄。
36.如權(quán)利要求35所述的裝置，其特征為，手柄與承窩一體地形成。
37.如權(quán)利要求35所述的裝置，其特征為，承窩可以被安裝在手柄上，從而使得手柄可拆卸。
38.如權(quán)利要求23至37中任一項(xiàng)所述的裝置，包括用于裝置每一端的帽，從而可以在收集樣本之前和之后密封該裝置。
39.如權(quán)利要求23至38中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征為，球體的表面是有紋理的或者是表面粗糙的，以使在使用時(shí)球體在表面上的滑動(dòng)最小。
40.如權(quán)利要求24至39中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征為，對(duì)球體表面進(jìn)行化學(xué)改性，以增強(qiáng)對(duì)樣本的親和力。
41.如權(quán)利要求23至40中任一項(xiàng)所述的裝置，包括溫度控制部件，以在一旦收集樣本后對(duì)樣本進(jìn)行加熱或者冷卻。
42.如權(quán)利要求23至41中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征為，該裝置由塑性材料構(gòu)成。
全文摘要
一種用于從表面收集材料樣本的方法和裝置。球體(2)處于承窩(3)內(nèi)，從而該球體可以沿著任意方向自由旋轉(zhuǎn)。隨著球體在表面上滾動(dòng)，通過(guò)球體收集材料樣本，并通過(guò)球體借助于導(dǎo)管(14)將其傳遞至收集容器(未顯示)。吸收性材料可以位于空間(11)內(nèi)，并且出口(9)中的過(guò)濾器(10)可以透過(guò)流體但是不能透過(guò)吸收性材料。
文檔編號(hào)B01L99/00GK1859873SQ200480028152
公開(kāi)日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2004年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月21日
發(fā)明者默里·弗雷德里克·布魯姆 申請(qǐng)人:環(huán)球科技(新西蘭)有限公司